Laporan Lengkap Praktikum Lapangan Fisika Kebumian

PRAKTEK LAPANG FISIKA BUMI DESA LAWUA KECAMATAN KULAWI SELATAN KABUPATEN SIGI

LAPORAN LENGKAP

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan Dalam menyelesaikan Mata Kuliah Praktek Lapang Fisika Bumi Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Tadulako

FAZRI MANGENDRE G 101 12 001

LABORATORIUM FISIKA BUMI DAN KELAUTAN JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS TADULAKO JANUARI, 2016

1

HALAMAN PENGESAHAN DOSEN MATA KULIAH

Mata Kuliah

: Praktek Lapang Fisika Bumi

Nama

: Fazri Mangendre

Stambuk

: G 101 12 001

Disetujui Tanggal

:

Mengetahui

Palu,

Januari 2016

Dosen Penanggung Jawab I

Dosen Penanggung Jawab II

DR. Rustan Efendi S.Si. MT. NIP. 196712311995121001

Badaruddin S.Si., M.Sc

i

ABSTRAK

ii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahi rabbil’alamin, dengan segala kerendahan hati, terucap syukur pada sang Khalik Allah SWT karena atas izin dan kemurahan-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan praktikum “Praktek Lapang” ini dengan sebaikbaiknya. Serta salam dan shalawat yang dilantunkan untuk Nabi besar Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabatnya. Laporan ini merupakan laporan dari mata kuliah Praktek Lapang yang dalam pembuatannya penyusun banyak memperoleh saran, kritik dan batuan lain. Oleh karena itu, pada halaman ini penyusun ingin memberikan ucapan terima kasih kepada : 1. Dosen Pengampuh 2. Para Asisten Praktek Lapang Fisika Bumi Tahun 2015 3. Teman-teman kebumian 2012 yang telah banyak membantu. Penyusun juga menyadari, bahwa dalam laporan ini masih banyak terdapat kekurangan di dalamnya. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun guna penyempurnaan di masa-masa yang akan datang.

Palu,

Januari 2016

Penyusun

iii

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN DOSEN MATA KULIAH ...................................... i ABSTRAK .............................................................................................................. ii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix DAFTAR SIMBOL................................................................................................ xi Metode Geomagnet ............................................................................................ xi Metode Geolistrik .............................................................................................. xii Metode Seismik ................................................................................................ xiii DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xv BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2 1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 2 1.4 Manfaat Penelitian ......................................................................................... 3 1.5 Batasan Masalah ............................................................................................ 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................................. 4 2.1 Kondisi Geologi dan Morfologi Daerah Penelitian ....................................... 4 2.2 Metode Geomagnet ....................................................................................... 5 2.2.1 Sifat – sifat Kemagnetan Mineral .......... Error! Bookmark not defined. 2.2.2 Anomali Magnetik ................................. Error! Bookmark not defined.

iv

2.2.3 Variasi Medan Magnetik ....................... Error! Bookmark not defined. 2.2.4 Koreksi Data Magnetik .......................... Error! Bookmark not defined. 2.3 Metode Geolistrik Hambatan Jenis ............................................................. 19 2.3.1 Metode Automatic Array Scanning (ASS) dan Konfigurasi Wenner... 21 2.3.2 Sifat Listrik Dalam Batuan Dan Mineral .............................................. 21 2.3.3 Hambatan Jenis Dalam Batuan ............................................................. 26 2.4 Metode Seismik ........................................................................................... 27 2.4.1 Gelombang Seismik .............................................................................. 27 2.4.2 Seismik Refraksi ................................................................................... 34 2.4.3 Refraksi Mikrotremor ........................................................................... 35 2.4.4 Pembiasan Pada Bidang Datar Lapisan ................................................ 29 2.4.5 Waktu Tempuh Gelombang Langsung, Bias Dan Pantul ..................... 31 2.4.6 Penjalaran Gelombang pada Medium Dua Lapis Horizontal (Datar)... 31 2.4.7 Penjalaran Gelombang pada Medium Tiga Lapis Horizontal .............. 33 2.4.8 Metode Intercept Time.......................................................................... 35 BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 34 3.1 Lokasi Penelitian ......................................................................................... 39 3.2 Waktu Pelaksanaan ...................................................................................... 40 3.3 Alat dan Bahan ............................................................................................ 40 3.3.1 Metode Geomagnet ............................................................................... 40 3.3.1 Metode Geolistrik ................................................................................. 40 3.3.2 Metode Seismik .................................................................................... 41 3.4 Prosedur Pengukuran ................................................................................... 42 3.4.1 Metode Geomagnet ............................................................................... 42 3.4.2 Metode Geolistrik ................................................................................. 43

v

3.4.3 Metode Seismik .................................................................................... 44 3.5 Pengolahan Data .......................................................................................... 46 3.5.1 Metode Geomagnet ............................................................................... 46 3.5.2 Metode Geolistrik ................................................................................. 48 3.5.3 Metode Seismik .................................................................................... 49 3.6 Interpretasi data ............................................ Error! Bookmark not defined. 3.6.1 Metode Geomagnet ................................ Error! Bookmark not defined. 3.6.2 Metode Geolistrik .................................. Error! Bookmark not defined. 3.6.4 Metode Seismik ..................................... Error! Bookmark not defined. 3.7 Bagan Alir Penelitian .................................................................................. 52 3.7.1 Metode Geomagnet ............................................................................... 52 3.7.2 Metode Geolistrik ................................................................................. 53 3.7.3 Metode Seismik .................................................................................... 54 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 55 4.1 Hasil Pengolahan Data ................................................................................ 55 4.1.1 Metode Geomagnet ............................................................................... 55 4.1.2 Metode Geolistrik ................................................................................. 60 4.1.3 Metode Seismik .................................................................................... 66 4.2 Pembahasan ................................................................................................. 72 4.2.1 Metode Geomagnet ............................................................................... 60 4.2.2 Metode Geolistrik ................................................................................. 66 4.2.3 Metode Seismik .................................................................................... 69 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 73 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 73 5.2 Saran ............................................................................................................ 73

vi

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 74 LAMPIRAN .......................................................................................................... 76

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai suseptibilitas beberapa jenis mineral dan batuan (Telford, 1976) . 8 Tabel 2.3 Klasifikasi pendugaan faktor formasi untuk batuan sedimen ............... 24 Tabel 2.4 Klasifikasi pendugaan faktor formasi untuk batuan vulkanik dan beku 24 Tabel 2.5 Nilai hambatan jenis beberapa batuan (Telford,1990) .......................... 26 Tabel 2.6. Kecepatan gelombang pada material ................................................... 28 Tabel 2.8 Klasifikasi Jenis Batuan berdasarkan Uniform Building Code (UBC) (Sabetta & Bommer, 2002). ................... Error! Bookmark not defined.

viii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Medan magnet bumi mempunyai karakteristik dwikutub homogen. 11 Gambar 2.2 Elemen medan magnet bumi (Pamuji dalam Mudi, (2012). ............. 13 Gambar 2.3 Susunan Elektroda arus dan potensial pada pengukuran metode geolistrik. ............................................................................................ 20 Gambar 2.4 Susunan elektroda konfigurasi Wenner (Grandis,2000) ................... 25 Gambar 2.5. Pemantulan dan pembiasan gelombang (Munadi, 2000). ................ 34 Gambar 2.2 Pembiasan dengan sudut datang kritis ( Telford, 1990 ). ................. 30 Gambar 2.5 Hubungan jarak dan waktu tempuh gelombang langsung,bias dan pantul (Susilawati, 2004). ......................................................... 31 Gambar 2.6 Lintasan penjalaran gelombang bias untuk medium dua lapis horizontal (Susilawati, 2004) . ........................................................... 32 Gambar 2.7 Grafik hubungan antara jarak dengan waktu tiba (Susilawati, 2004) ............................................................................................................ 32 Gambar 2.8 Penjalaran gelombang seismik untuk medium tiga lapis horizontal (Wiley, 1997). .................................................................................... 33 Gambar 2.9 Grafik hubungan antara jarak dengan waktu tiba untuk tiga lapis horizontal (Wiley, 1997). ................................................................... 33 Gambar 3.1 Lokasi Penelitian (Qgis version 2.6.Brighton) .................................. 39 Gambar 3.2 Diagram Alir Metode Geomagnet ..................................................... 52 Gambar 3.3 Diagram Alir Metode Geolistrik ....................................................... 53 Gambar 3.4 Diagram Alir Metode Seismik .......................................................... 54 Gambar 4.1 Grafik medan magnet harian terhadap waktu (04 Desember 2015). 56 Gambar 4.2 Grafik medan magnet harian terhadap waktu (05 Desember 2015). 56 Gambar 4.3 Grafik medan magnet harian terhadap waktu (05 Desember 2015). 57 Gambar 4.4 Peta kontur anomali medan magnet total .......................................... 58 Gambar 4.5 Peta kontur anomali medan magnet regional .................................... 59 Gambar 4.6 Peta kontur medan magnet residual .................................................. 60 Gambar 4.7 Model Penampang lintasan 2D dengan Software Res2Div .............. 65 Gambar 4.8 Data Rekaman Gelombang Seismik Refraksi seterlah dipick ........... 67

ix

Gambar 4.9 Grafik Trive time Gelombang Seismik ............................................. 68 Gambar 4.10 Penampang 2D tiga Lapisan Lintasan Pengukuran Seismik .... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.11 Data Rekaman Gelombang Seismik Refraksi Mikrotremor seterlah dipick....................................................................................................... 71 Gambar 4.12 Model penampang kecepatan penjalaran gelombang...................... 72 Gambar 4.13 Lintasan pada peta anomali magnetik residual (∆𝑇residual) ............. 62 Gambar 4.14 grafik lintasan peta anomali magnetik residual ............................... 63 Gambar 4.15 Model 2D lintasan pada peta anomali magnetik residual ............... 64 Gambar 4.16 Penampang 2D pengukuran lintasan ............................................... 66

x

DAFTAR SIMBOL Metode Geomagnet  B

:

Induksi magnetik (T)

D

:

Sudut deklinasi ( o )

F

:

Medan magnet total (nT)

𝐹⃗

:

Gaya

 H

:

Kuat medan magnet (nT)

H

:

Medan Horizontal (nT)

I

:

Sudut inklinasi ( o )

 M

:

Intensitas magnetik (nT)

𝑟⃗

:

jarak antara 2 kutub m1 dan m2

𝜇0

:

PermeabIlitas Medium

T

:

Nilai anomali magnetik (nT)

Tobs

:

Medan magnet komponen total yang terukur (nT)

TIGRF :

Medan magnet teoritis berdasarkan IGRF (nT)

TVH

:

Koreksi medan magnet akibat variasi harian (nT)

X

:

Komponen arah Utara (nT)

Y

:

Komponen arah Timur (nT) xi

Z

:

Komponen vertikal (nT)

k

:

Suseptibilitas (SI)

B

:

Medan magnet utama bumi (nT)

Metode Geolistrik V

=

Beda Potensial (V)

I

=

Arus listrik (A)

K

=

Faktor geometri (m)

ρa

=

Hambatan Jenis Semu (mΩ)

ρw

=

Hambatan Jenis air (mΩ)

DHL

=

Daya Hantar Listrik (µs)

Ωm

=

Ohm Meter

µs

=

Mikro siemen

F

=

Faktor Formasi

a

=

Konstanta yang mencirikan jenis karakter batuan

m

=

Konstanta yang mencirikan karakter sementasi

ϕ

=

Porositas

xii

r

=

Jarak spasi elektroda (m)

C1 dan C2

=

Elektroda arus

P1 dan P2

=

Elektroda potensial

Bmt

=

Bawah Permukaan Tanah

Metode Seismik

Vp

=

Kecepatan gelombang P (m/s)

Vs

=

Kecepatan gelombang S (m/s)

X

=

Jarak (m)

h1

=

Kedalaman lapisan 1 (m)

h2

=

Kedalaman lapisan 2 (m)

V1

=

Kecepatan lapisan 1 (m/s)

V2

=

Kecepatan lapisan 2(m/s)

V3

=

Kecepatan lapisan 3(m/s)

i

=

Sudut datang (0)

r

=

Sudut pantul atau sudut bias (0)

T

=

Waktu tempuh (s)

xiii

ρ

=

Densitas (g/cm3)

a

=

Tetapan (0,31bersatuan )

ic

=

Sudut kritis (0)

Vs30

=

Kecepatan Gelombang geser maksimum 30 m (m/s)

M

=

Jumlah lapisan hingga kedalaman 30 m (m)

ti

=

Ketebalan setiap lapisan (m)

Vsi

=

Kecepatan gelombang geser setiap lapisan (m/s)

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Salah satu wilayah di Sulawesi Tengah yang memiliki potensi eksplorasi sumber daya alam yaitu Kabupaten Sigi . Kabupaten Sigi berpotensi dalam hal ekplorasi SDA berupa panasbumi, karena dilalui oleh sesar Palu Koro. Selain eksplorasi panasbumi, kandungan mineralisasi di Kabupaten Sigi perlu di lakukan penelitian untuk mengetahui lebih jauh potensi eksplorasi Sumber Daya Alam (SDA), salah satu wilayah yang diduga berpotensi memiliki kandungan mineralisasi bawah permukaan yaitu di Kecamatan Kulawi Selatan Desa Lauwa yang terletak secara geografis berada pada posisi 01036’49,3” LS dan 1200 02’12,9 ” BT.

Berdasarkan peta geologi bahwa di sekitar daerah tersebut terdiri dari formasi latimojong dan edapan danau serta adanya batuan granit kambuno, selain itu daerah lokasi penelitian berada di wilayah lajur sesar Palu Koro dalam zona sesar Palu Koro. hal ini begitu memungkinkan untuk dilakukan penelitian sehingga dapat memberikan informasi tentang mineralisasi bawah permukaan daerah penelitian.

Beberapa metode Geofisika yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Metode Geolistrik, Metode Geomagnet, dan Metode Seismik. Metode Geolistrik ini memanfaatkan nilai resistivitas dan berhubungan pula dengan tekanan dan temperatur dimana semakin tinggi nilai tekanan maka semakin tinggi nilai temperaturnya. Untuk Metode geomagnet sendiri dapat diketahui anomali bawah permukaan dan kemagnetan batuan serta struktur batuan dari tempat tersebut.

1

Sedangkan untuk Metode Seismik sendiri dapat diketahui adanya sesar atau rekahan di bawah permukaan dan juga digunakan untuk eksplorasi sumber daya alam dan mineral di bawah permukaan buni dengan memanfaatkan pantulan gelombang yang ada, metode ini mengandalkan cepat rambat gelombang.

Diharapkan setelah dilakukannya penelitian ini mahasiswa dapat mengetahui lebih banyak manfaat dalam penggunaan metode Geofisika untuk diterapkan dengan baik dalam ekplorasi sumber daya alam dan mineral yang masih banyak tersebar selain potensi panasbumi yang bermanfaat.

1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari Praktek Lapang ini ialah

1. Bagaimana mengaplikasikan teknik akuisisi data metode geofisika (seismik, geolistrik dan geomagnet) ? 2. Bagaimana mengetahui kondisi struktur bawah permukaan tanah di daerah praktek lapang menggunakan metode geofisika (seismik, geolistrik dan geomagnet)? 3. Bagaimana mengaplikasikan prinsip metode geofisika (seismik, geolistrik dan geomagnet) ? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan praktek lapang ini adalah untuk mengetahui akuisisi data serta pengolahan data metode geofisika meliputi metode geolistrik, metode seismik dan metode

2

geomagnet, sehingga dapat menginterpretasi struktur lapisan bawah permukaan daerah penelitian

1.4 Manfaat Penelitian Adapun manfaat dari praktek lapang ini adalah: 1. Mampu mengaplikasikan metode – metode Geofisika di lapangan 2. Mengetahui cara akuisisi data, pengolahan data dan interpretasi data dalam metode geolistrik, geomagnet, dan seismik.

1.5 Batasan Masalah Praktikum lapang ini dilakukan di Desa Lawua, Kecamatan Kulawi Selatan Kabupaten Sigi Biromaru Sulawesi Tengah untuk mengetahui struktur lapisan bawah permukaan & struktur geologi batuan dengan menggunakan metode Geolistrik, Seismik dan Geomagnet. Secara keseluruan pengukuran metode Geolistrik, Seismik dan Geomagnet harus dilakuka pengukuran koordinat posisi titik ukur dengan menggunakan GPS.

Pada metode geolistrik konfigurasi yang digunakan adalah konfigurasi Wenner yang diolah dengan menggunakan software Res2Dinv. Metode seismik dilakukan pengambilan data secara Refraksi dan Refraksi Mikrotremor (ReMi) diolah menggunakan software Pickwin, Plotrefa(Refraction Analysis), Surface Wave Analysis Wizard, dan WaveEq(Surface Wave). Metode Geomagnet dilakukan pengambilan data secara random dengan adanya pengukuran perubahan tinggi dan diolah menggunakan software Surfer 11 dan software Mag2D.

3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kondisi Geologi dan Morfologi Daerah Penelitian Menurut Peta Geologi Lembar Poso Sulawesi (Simanjuntak, 1977), bahwa batuan penyusun statigrafi di Desa Lauwa terdiri atas Formasi Latimojong, batuan Gunungapi Tineba dan batuan Granit Kambuno serta Endapan Danau. Seperti yang terlihat pada peta geologi lokasi penelitian dibawah ini.

Gambar 2.1 Peta Geologi Lokasi Penelitian (ArcGIS 10.1)

Formasi Latimojong tersingkap luas di bagian timur dari lokasi penelitian di mana batuan penyusunnya terdiri atas batu pasir kuarsa, batu gamping, batu lanau dengan sisipan konglomerat selain itu bagian tenggara selain Formasi Latimojong terdapat

4

batuan Gunungapi Tineba dimana satuan ini dihasilkan oleh peleleran dari gunungapi bawah laut. Bagian barat dari lokasi penelitian adalah batuan Granit Kambuno dengan batuan penyusunnya terdiri dari granit dan granodiorit. Granit berwarna putih berbintik hitam, bulir sedang sampai kasar, terdiri atas granit biotit, granit horenblenda biotit. Granodiorit mengandung mineral mafik horenblenda.

Daerah penelitian umumnya didominasi oleh bukit. Morfologi bukit berada pada bagian timur, sebagian dari daerah penelitian dimanfaatkan warga setempat untuk daerah persawahan yang terdapat pada bagian utara dan timur. Desa Lauwa juga memiliki beberapa sungai yang berarah dari timur-barat dan berarah dari barattimur sehingga bertemu menjadi sungai besar kearah selatan itu aliran sungai gumbasa, di sepanjang aliran sungai terdapat perkebunan kakao yang merupakan sumber penghasilan masyarakat.

2.2 Metode Geomagnet Metode geomagnet adalah salah satu metode geofisika yang memanfaatkan sifat kemagnetan bumi. Dengan menggunakan metode ini akan diperoleh kontur yang menggambarkan distribusi suseptibilitas batuan di bawah permukaan pada arah horizontal (Soemantri, 2003).

Dalam survei dengan metode geomagnet yang menjadi target dari pengukuran adalah variasi medan magnetik yang terukur di permukaan (anomali magnetik). Secara garis besar anomali medan magnetik disebabkan oleh medan magnetik remanen dan medan magnetik induksi. Alat penyelidikan disebut magnetometer. Salah satu jenis magnetometer adalah Magnetometer Flux-Gate. Instrument ini 5

digunakan untuk mengukur variasi diurnal (harian) di dalam medan bumi. Jenis magnetometer ini memungkinkan untuk mengukur benda magnetik yang mempunyai hysteresis loop sekecil mungkin.

Penyelidikan adanya prospektif material di darat, letak dan titik-titik pengamatan disesuaikan dengan sasaran yang dicapai. Jarak titik pengamatan dapat disesuaikan tergantung sasaran yang dicari, yang seringkali diukur dalam penyelidikan ini adalah komponen vertikal medan magnet bumi. Benda- benda yang berupa besi di sekitar alat akan mengganggu selama pembacaan sehingga hal ini perlu dihindari. Keadaan topografi pun sangat berpengaruh pada pengukuran, begitu pula suseptibilitas bahan tubuh magnet mentukan pula besar kecilnya pengukuran medan magnet yang diteliti (Mubin dalam Mudi, 2012).

Dalam pengukuran geomagnet terdapat 2 cara pengukuran yaitu pengukuran dengan menggunkan sistem grid dan pengukuran dengan menggunakan sistem random. Untuk pengukuran dengan menggunakan sistem grid harus ditentukan terlebih dahulu posisi yang diinginkan dengan alat Global Position System (GPS) dan menentukan jarak antar titik, kemudian mencari titik yang telah ditentukan di lokasi penelitian. Sedangkan untuk pengukuran dengan menggunakan sistem random, tidak perlu lagi menentukan posisi tititk pengukuran di lokasi terlebih dahulu, melainkan menentukan titik pengukuran saat melakukan pengukuran di lapangan. Hal yang perlu diperhatikan jika menggunakan sistem random adalah harus memperhatikan sebaran titik pengukuran agar distribusi data yang di peroleh secara merata (Darwin, 2008).

6

2.2.1

Kemagnetan Mineral Batuan

Sifat-sifat kemagnetan dapat dibagi dalam beberapa macam diantaranya yaitu (Soemantri, 2003).

2.2.1.1 Gaya Magnetik Gaya magnetik diberi simbol⃗⃗⃗⃗ 𝐹 , yang rumusnya berasal dari hukum Coulomb yang mirip dengan hukum Newton, yaitu: 𝑚 𝑚 𝐹⃗ = 𝜇1 𝑟 22 𝑟⃗.........................................................................................................(2.1) 0

2.2.1.2 Kuat Medan Magnet ⃗⃗ . Bila sebuah titik berada dalam jarak r Simbol dari kuat medan magnet adalah 𝐻 ⃗⃗ didefinisikan sebagai gaya dan kutub m, kuat medan magnetik pada titik tersebut 𝐻 pada satu satuan kutub magnetik: ⃗⃗⃗ = 𝐹⃗ = 𝑚1 𝑟⃗................................................................................................(2.2) 𝐻 𝑚2 𝜇0 𝑟 2 ⃗⃗ yang ada pada titik pengukuran di 𝑚2 tidak cukup besar pengaruhnya terhadap 𝐻 karenakan 𝑚2 ≪ 𝑚1 . 2.2.1.3 Intensitas Magnetisasi Intensitas magnetisasi diberi simbol 𝐼⃗. Suatu kutub magnetik yang diletakan dalam suatu medan magnet akan dimagnetisasi oleh pengaruh imbasnya. Besar intensitas magnetisasi sebanding dengan kuat medan, arahnya sesuai dengan arah medan

7

magnet tersebut. Besaran ini didefinisikan pula sebagai momen magnetik persatuan volume, yaitu: ⃗⃗⃗

𝑀 𝐼⃗ = 𝑉 = 𝐼⃗⃗𝑥⃗1.......................................................................................................(2.3)

dengan v adalah volume benda. Magnetisasi imbas menyebabkan dwikutub material magnet penyearah. Maka 𝐼⃗ sering juga dinamakan sebagai polarisasi magnetik. Bila ⃗𝐼⃗ konstan dan mempunyai arah yang sama dimana-mana, maka tubuh magnetik tersebut dikatakan termagnetisasi secara uniform.

2.2.1.4 Suseptibilitas Kemagnetan Suseptibilitas kemagnetan diberi simbol k derajat benda termagnetisasi ditentukan oleh besaran yang dinamakan suseptibilitas magnetik k, yang didefinisikan sebagai: 𝐼⃗

𝑘 = 𝐻.................................................................................................................(2.4) Respon kuantitatif data geomagnet sangat ditentukan oleh komposisi mineralmineral yang bersifat magnetik dari pada batuan. Harga k semakin besar bila jumlah mineral-mineral magnetik semakin banyak. Beberapa nilai suseptibilitas batuan/mineral diperlihatkan pada Tabel 2.2

Tabel 2.1 Nilai suseptibilitas beberapa jenis mineral dan batuan (Telford, 1976) k (10-6 SI)

χ (10-8 m3kg-1)

(Persatuan Volume)

(Persatuan Massa)

250-180,000

8.4-6,100

Batuan/Mineral Batuan Beku Basal

8

k (10-6 SI)

χ (10-8 m3kg-1)

(Persatuan Volume)

(Persatuan Massa)

Diabase

1,000 - 160,000

35 – 5,600

Gabro

1,000 - 90,000

26 – 3,000

Granit

0 - 50,000

0 – 1,900

Porpiri

250 - 210,000

9.2 – 7,700

Rhyolite

250 - 38,000

10 – 1,500

2,700 - 270,000

100 – 10,000

Batuan/Mineral

batuan beku Batuan Sedimen Clay (lempung) red sediments

170 - 250 10 – 100

10 – 15 0.5 – 5

Batuan Metamorf Phyllite Slate

1,600

60 0 – 1,400

0 - 38,000

Mineral Nonmagnetik Magnesit

-15

-0.48

Kuarsa

-13 –(-17)

Magnetis

-15

-0.48

2,700

69

Illite

410

15

Montmorilonite

330 - 350

13 – 14

Biotites

1,500 – 2,900

52 – 98

Siderite

1,300 – 11,000

32 – 270

Chromite

3,000 – 120,000

63 – 2,500

-0.5 – (-0.6)

Mineral Magnetik Garnest

Iron Sulfides Kalkopirit Arsenopirit

23 - 400 3,000

0.55 – 10 50

9

k (10-6 SI)

χ (10-8 m3kg-1)

(Persatuan Volume)

(Persatuan Massa)

Batuan/Mineral Troilite

610 – 1,700

13 – 36

Pyrrhotites

460 – 1,400,000

10 – 30,000

Pirit

35 – 5,000

1 – 100

500 – 40,000

10 – 760

Iron-Titanium Oxides Hematit Magnetit

1,000,000- 5,700,000

20,000-110,000

Other-Iron-Bearing Minerals Besi

3,900,000

50,000

Geothite

1,100 – 12,000

26 – 280

Limonite

2,800 – 3,100

66 – 74

2.2.1.5 Kerentanan Magnetik Batuan Semua material bumi, baik berupa unsur ataupun senyawa dan sebagainya, ditinjau dari sifat-sifat kemagnetannya pada umumnya terbagi dalam kelompok-kelompok (Rosanti, 2010):

Diamagnetik. Mempunyai kerentanan magnetik (k) dengan nilai yang sangat kecil. Contoh materialnya: grafit, gypsum, marmer, kwartz, garam.

Paramagnetik. Mempunyai harga kerentanan magnetik (k) positif dengan nilai yang kecil. Contoh materialnya: Kapur.

Ferromagnetik. Mempunyai harga kerentanan magnetik (k) positif dengan nilai yang besar. Sifat kemagnetan subtansi ini dipengaruhi oleh temperatur, yaitu pada

10

suhu di atas suhu curie, sifat kemagnetannya hilang. Contoh materialnya: pyrite, magnetit, hematit, dan lain-lain.

Antiferromagnetik adalah benda magnetik yang mempunyai nilai (k) sangat kecil, yaitu mendekati nilai k pada benda paramagnetik. Contoh materialnya: Fe2O3 (hematite, geothite).

Ferrimagnetik adalah benda magnetik yang mempunyai nilai k tinggi tetapi jauh lebih rendah dari bahan ferromagnetic. Contoh materialnya: Fe2S (magnetite, pyrotite, maghmemite, gregeite.

2.2.1.6 Medan Magnet Bumi Bumi merupakan kutub magnetik yang besar dengan kutub-kutub magnetik utara dan selatan terletak kira-kira pada 75˚ LU, 101˚ BB dan 67˚ LS, 143˚ BT. Pusat dwikutub ini bergeser kira-kira 750 mil dari pusat geometris bumi (Gambar 2.2).

Gambar 2.2 Medan magnet bumi mempunyai karakteristik dwikutub homogen.

11

Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis atau disebut juga elemen medan magnet bumi, yang dapat diukur yaitu meliputi arah dan intensitas kemagnetannya. Parameter fisis tersebut meliputi (Pamuji dalam Mudi, 2012):

1. Deklinasi (D), yaitu sudut antara utara magnetik dengan komponen horizontal yang dihitung dari utara menuju timur 2. Inklinasi (I), yaitu sudut antara medan magnetik total dengan bidang horizontal yang dihitung dari bidang horizontal menuju bidang vertikal ke bawah. 3. Intensitas Horizontal (H), yaitu besar dari medan magnetik total pada bidang horizontal. 4. Medan magnetik total (F), yaitu besar dari vektor medan magnetik total.

Medan magnet utama bumi berubah terhadap waktu. Untuk menyeragamkan nilainilai 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. Medan magnet bumi terdiri dari 3 bagian (Pamuji dalam Mudi, 2012):

1) Medan magnet utama bumi (main field) Medan magnet utama, selalu berubah terhadap waktu, perubahanya sangat lambat dan bersal dari internal bumi. Medan magnet utama dapat didefinisikan sebagai medan rata-rata hasil pengukuran dalam jangka waktu yang cukup lama mencakup daerah dengan luas lebih dari 106 km2.

12

Besaran dari F, sudut inklinasi (I) dengan horizontal, sudut deklinasi (D) dengan utara geografis, secara komplit mendefinisikan medan magnet utama.

Gambar 2.3 Elemen medan magnet bumi (Pamuji dalam Mudi, (2012). Pada Gambar 2.3 diperoleh hubungan besaran pada gambar: F2 = H2 + Z2 = X2 + Y2 + Z2..................................................................................(2.5)

dimana: H = F cos I.............................................................................................(2.6)

X = H cos D.........................................................................................................(2.7)

Z = F sin I............................................................................................................(2.8)

Y = H sin D..........................................................................................................(2.9)

tan I = Z/H.........................................................................................................(2.10)

tan D = Y/X.......................................................................................................(2.11)

13

Inklinasi dan deklinasi berubah dari waktu ke waktu (secular variation). Dari tahun 1580 di London dan Paris inklinasi berubah 10˚ (dari 75˚ menjadi 65˚),dan deklinasi berubah 35˚ (dari 10˚ E ke 25 ˚ W kembali ke 10˚ W).

Perubahan ini relatif cepat sekali, dan kelihatannya terjadi dalam siklus waktu tertentu. Perubahan ini berbeda-beda di setiap tempat sehingga terjadi pula pergeseran-pergeseran kutub-kutub magnetnya.

2) Medan magnet luar (eksternal field) Pengaruh medan magnet luar berasal dari pengaruh luar bumi yang merupakan hasil ionisasi di atmosfir 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.

3) Medan Magnet 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 (Sani, 2014).

Dalam survei metode geomagnet yang menjadi target dari pengukuran adalah variasi medan magnetik yang terukur di permukaan (medan mangnet anomali). Secara garis besar medan magnet anomali disebabkan oleh medan magnetik remanen dan medan magnetik induksi. Medan magnet remanen mempunyai

14

peranan yang besar terhadap magnetisasi batuan yaitu pada besar dan arah medan magnetiknya serta berkaitan dengan peristiwa kemagnetan sebelumnya sehingga sangat rumit untuk diamati. Anomali yang diperoleh dari survei merupakan hasil gabungan medan magnetik remanen dan induksi, bila arah medan magnetik 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 berlaku:

∆𝐻 = 𝐻𝑜𝑏𝑠 − 𝐻𝐼𝐺𝑅𝐹 ± 𝐻𝑉𝐻 .............................................................................(2.12) a. Variasi Sekuler atau Medan Utama

Variasi Sekuler adalah variasi medan bumi yang berasal dari variasi medan magnetik utama bumi, sebagai akibat dari perubahaan posisi kutub magnetik bumi. Perubahan ini berpengaruh terhadap medan utama yang terdiri dari medan total (F), deklinasi (D), dan inklinasi (I). Nilai-nilai medan tersebut diturunkan berdasarkan IGRF 1975 yang dapat memberikan pendekatan secara teoretis nilai medan magnet utama dengan konstanta yang diturunkan dari data satelit yang akan diperbarui setiap 5 tahun sekali. Untuk menghilangkan pengaruh variasi sekuler maka dilakukan koreksi IGRF. Koreksi IGRF dapat dilakukan dengan cara mengurangkan nilai IGRF terhadap nilai medan magnetik total yang telah terkoreksi harian pada setiap titik pengukuran pada posisi geografis yang sesuai. Persamaan koreksinya (setelah dikoreksi harian) dapat dituliskan sebagai berikut:

15

ΔH = Htotal ± ΔHharian ± H0.................................................................................(2.13)

Dimana H0 = Koreksi IGRF

b. Variasi Harian

Medan magnet luar yang menyebabkan perubahan ini memiliki variasi yang lebih cepat terhadap waktu dibanding dengan variasi akibat medan utama (variasi sekuler). Variasi harian sebagian besar bersumber dari medan magnet luar. Medan magnet luar berasal dari perputaran arus listrik didalam lapisan ionosfer yang bersumber dari partikel-partikel terionisasi oleh radiasi matahari sehingga menghasilkan fluktuasi arus yang dapat menjadi sumber medan magnet. Untuk menghilangkan pengaruh variasi harian maka dilakukan koreksi harian, Koreksi harian (diurnal correction) merupakan penyimpangan nilai medan magnetik bumi akibat adanya perbedaan waktu dan efek radiasi matahari dalam 1 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 terekam pada waktu tertentu terhadap data medan magnetik yang akan dikoreksi, dapat dituliskan dalam persamaan ΔH = Htotal ± ΔHharian.........................................................................................(2.14)

16

c. Badai magnetik

Badai magnetik memiliki variasi dengan perubahan yang relatif cepat dalam waktu yang relatif singkat dan sangat tidak teratur. Badai magnetik merupakan gangguan yang bersifat sementara dalam medan magnetik bumi dengan magnetic sekitar 1000 gamma. Faktor penyebabnya di asosiasikan dengan aurora. Meskipun periodenya acak tetapi kejadian ini sering muncul dalam interval sekitar 27 hari, yaitu suatu periode yang berhubungan dengan aktivitas sunspot (Telford, 1990). Badai magnetik secara langsung dapat mengacaukan hasil pengamatan.

d. Variasi suseptibilitas batuan dalam kerak bumi

Variasi ini disebabkan oleh sifat kemagnetan yang tidak homogen dari kerak bumi.

2.2.2 Jenis - Jenis Anomali Medan Magnetik Dalam metode geomagnet akan diperoleh jenis – jenis anomali medan magnet yaitu anomali medan magnet total, anomali medan magnet regional, dan anomali medan magnet residual. Dalam interpretasi data geomagnet, kita membutuhkan gambaran distribusi suseptibilitas batuan yang akan kita peroleh melalui pemodelan penampang anomali medan magnet residual. Dalam akuisisi data kita memperoleh data medan magnetik yang akan dibersihkan atau dikoreksi dari pengaruh beberapa medan magnet lain sehingga memperoleh nila anomali medan magnet total. Nilai anomali medan magnet total, yang selanjutnya akan dilakukan filtering sehingga diperoleh nilai anomali medan magnet regional dan nilai anomali medan magnet residual. Penguraian Anomali medan magnetik akan dijelaskan sebagai berikut :

17

2.2.2.1 Anomali Medan Magnet Total Nilai anomali medan magnet total diperoleh dari pengolahan data nilai medan magnet dilapangan yang telah melalui koreksi – koreksi. Meliputi koreksi harian, koreksi IGRF. Nilai anomali medan magnet total merupakan gabungan dari nilai anomali medan magnet regional dan nilai anomali medan magnet residual.

Dalam memperoleh nilai anomali medan magnet total hasil pengolahan data yang diperoleh akan dibuatkan peta kontur anomali medan magnet total yang selanjutnya akan dilakukan slice serta melakukan filtering untuk menghasilkan nilai anomali medan magnet regional.

2.2.2.2 Anomali Medan Magnet Regional Nilai Anomali medan magnet regional yang telah diperoleh merupakan hasil dari filtering dari nilai anomali medan magnet total yang telah dilakukan slice dengan sebelumnya mencari fliter size (lebar jendela) dengan bantuan software numeri sebelum melakukan pemisahan anomali medan magnet regional dengan anomali medan magnet residual.

Dalam melakukan pemisahan untuk mendapatkan anomali medan magnet regional dilakukan dengan metode moving average atau perata – rataan bergerak dengan memasukan nilai filter size (lebar jendela) sehingga menghasilkan peta kontur anomali medan magnet regional.

18

2.2.2.3 Anomali Medan Magnet Residual Peta kontur anomali medan magnet regional yang ada di software surfer 11 dilakukan grid dan memilih residual sehingga akan muncul nilai anomali medan magnet residual yang akan kita buat dalam bentuk peta anomali medan magnet residual.

Dari nilai anomali medan magnet residual akan dibuat kedalam bentuk peta anomali medan magnet residual dengan memasukan nilai koordinat dan nilai anomali medan magnet residual dalam software surfer 11 yang selanjutnya akan di slice dan dilakukan digitize untuk diperoleh data yang aka di masukan di software MAG2DC yang menghasilkan model penampang suseptibilitas batuan bawah permukaan daerah penelitian yang selanjutnya akan di interpretasikan.

2.3 Metode Geolistrik Pengukuran metode geolistrik hambatan jenis dalam prakteknya bertujuan untuk membandingkan potensial suatu titik tertentu, sehingga diperlukan 2 buah elektroda arus (C1 dan C2) di permukaan bumi yang berfungsi untuk memberikan dan merespon satu sama lain. Beda potensial di permukaan bumi akan dipengaruhi oleh kedua elektroda arus tersebut. Harga potensial yang terukur adalah harga perbedaan potensial antara 2 titik penempatan elektroda potensialnya P1 dan P2 (Gambar 2.3) (Bahri, 2005).

19

Gambar 2.4 Susunan Elektroda arus dan potensial pada pengukuran metode geolistrik. Potensial di P1 (Vp1) yang diakibatkan oleh injeksi arus pada elektroda arus C1 dan C2 adalah (Bahri, 2005):

VP1 

I 2

1 1     r1 r2  ........................................................................................(2.15)

Sedangkan potensial di P2 (VP2) adalah :

VP 2 

I 2

1 1     r3 r4  ........................................................................................(2.16)

Dari Persamaan (2.13) dan (2.14) diperoleh beda potensial yang terjadi antara P1 dan P2, sebagai berikut:

V  VP1  Vp 2  I V    2

V 

I 2

 1 1   I       r1 r2   2

 1 1      r3 r4 

 1 1   1 1          r1 r2   r3 r4 

20

a 

2

V ................................................................(2.17)  1 1   1 1  I         r1 r2   r3 r4 

Dari besarnya arus dan beda potensial yang terukur maka nilai resistivitas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

a  K

V .....................................................................................................(2.18) I

K merupakan faktor geometri yang tergantung pada penempatan elektroda arus maupun elektroda potensial pada permukaan.

K

2  1  1     r1 r2

 1 1          r3 r4   .......................................................................(2.19)

2.3.1 Sifat Listrik Dalam Batuan Dan Mineral Aliran arus listrik di dalam batuan dan mineral dapat digolongkan menjadi 3 macam, yaitu konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik, dan konduksi secara dielektrik (Telford, 1990).

1. Konduksi secara elektronik Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan atau mineral oleh elektron-elektron bebas tersebut. Aliran istrik ini juga dipengaruhi oleh sifat atau karakteristik masing-masing batuan yang dilewatinya. Salah satu sifat atau karakteristik batuan tersebut adalah hambatan jenis yang menunjukan kemampuan bahan tersebut untuk

21

menghantarkan arus listrik. Semakin besar nilai hambatan jenis suatu bahan maka semakin sulit bahan tersebut menghantarkan arus listrik, begitu pula sebaliknya.

2. Konduksi secara elektrolit Sebagian besar batuan merupakan konduktor yang buruk dan memilki nilai hambatan jenis yang sangat tinggi. Namun pada kenyataannya batuan biasanya bersifat porus dan memilki pori-pori yang terisi oleh fluida, terutama air. Akibatnya batuan-batuan tersebut menjadi konduktor elektrolitik, dimana konduksi arus listrik dibawah oleh ion-ion elektrolitik dalam air. Konduktivitas dan nilai hambatan jenis batuan porus bergantung pada volume dan susunan pori-porinya. Konduktivitas akan semakin besar jika kandungan air dalam batuan berkurang.

3. Konduksi secara dielektrik Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik, artinya batuan dan mineral tersebut mempunyai elektron bebas sedikit, bahkan tidak sama sekali. Sifat-sifat suatu formasi dapat digambarkan dengan 3 parameter dasar, seperti konduktivitas listrik, permeabilitas magnet, dan permitivitas dielektrik.

Setiap batuan memiliki nilai hambatan jenis masing-masing, dimana batuan yang sama belum tentu mempunyai nilai hambatan jenis yang sama. Sebaliknya, nilai hambatan jenis yang sama biasa dimiliki oleh batuan-batuan berbeda. Hal ini kerena tergantung pada umur batuan, kandungan elektrolit, massa jenis batuan, jumlah mineral yang dikandungnya, porositas, permeabilitas, dan sebagainya.

22

Menurut Telford (1990) berdasarkan nilai hambatan jenis batuan dan mineral bumi diklasifikasikan menjadi 3 bagian yaitu:

Konduktor baik

: 10-6 m < ρ < 1 m

Konduktor pertengahan

: 1 m <  < 10-7 m

Isolator

:   107 m

Nilai hambatan jenis batuan berhubungan langsung dengan porositas dan tekstur batuan. Hubungan antara nilai hambatan jenis dengan porositas pertama kali diusulkan oleh Archie (1942). Resistivitas (ρ) dan porositas (ϕ) dinyatakan dalam Persamaan Archi I : ρ = aρw ϕ-m.....................................................................................................(2.20)

Sedangkan yang menyangkut porositas batuan yang porinya tidak jenuh air atau terisi air dinyatakan dalam Persamaan Archie II, yaitu: ρ t = ρ b 𝑆𝑤−𝑚 = a ρ w ϕ -m 𝑆𝑤−𝑚 ............................................................................(2.21) Hubungan nilai hambatan jenis dalam Persamaan (2.28) direfleksikan dengan besar faktor formasi (F), yaitu: ρ

F=ρ = 𝑤

𝑎 𝜙−𝑚

...............................................................................................(2.22)

Faktor formasi dapat digunakan untuk pedugaan zona aquifer karena besaran tersebut berefleksi sebagai porositas pada batuan sedimen maupun batuan beku yang mengalami rekahan.

23

Pada eksplorasi hidrogeologi, pengukuran nilai hambatan jenis ρ dapat dilakukan langsung di lapangan, misalnya dengan metode hambatan jenis. Nilai hambatan jenis air pengisi berpori ρw, selain dapat diukur langsung, juga dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: ρ w = 10000 / DHL .......................................................................................(2.23) dimana DHL adalah daya hantar listrik yang dinyatakan dalam (μs).

Dari kedua besaran tersebut dapat dihitung nilai faktor formasi (F) dengan menggunakan Persamaan (2.30). Beberapa kesimpulan nilai faktor formasi dari beberapa studi hidrogeologi yang diperoleh (Taib, 1999) seperti pada Tabel 2.3 dan Tabel 2.4.

Tabel 2.3 Klasifikasi pendugaan faktor formasi untuk batuan sedimen F

Formasi

Aquiver/Aquiclude

≤1

Clay

Aquiclude

1 – 1,5

Peat, clayey sand atau silf

Aquiclude

2

Silf – find sand

Poor to medium aquiver

3

Medium sand

Medium to productive aquiver

4

Coarse sand

Produktive aquiver

5

Gravel

Higly productive aquiver

Sumber (Taib, 1999)

Tabel 2.4 Klasifikasi pendugaan faktor formasi untuk batuan vulkanik dan beku Formasi

Permeable/ Impermeable

F

Permeable/ impermeable

Tuffa gunung api

Impermeable

1