4.1 Rumusan masalahBagaimana pola anomali magnetik di sekitar kampus LIPI Karangsambung.Tujuan

Mengetahui pola anomali magnetik di sekitar kampus LIPI Karangsambung.

4.2 TeoriMedan magnet bumi Penyebab utama kemagnetan bumi sekitar 99 % adalah gejala yang terjadi di dalam bumi, yakni berdasar teori magnetohidrodinamis, disebabkan oleh arus listrik yang terbentuk karena adanya proses rotasi bumi dan arus konveksi, sehingga menginduksi material material bersifat magnetik di dekatnya dan mempengaruhi perubahan variasi medan magnet. Sifat kemagnetan bumi ini terpolarisasi menjadi dua kutub yakni kutub utara dan kutub selatan, sehingga seolah-olah di dalam bumi ini terdapat magnet batang yang sangat besar dengan dua kutub yang letaknya terpisah jauh.

Berdasar penyelidikan ahli seismologi, bumi terdiri dari bagian inti yang cair, mantel dan kerak bumi. Sumber medan magnet bumi utama berasal dari dalam bumi akibat pengaruh rotasi bumi sehingga material magnetis di inti bumi seperti FeO, Fe2O3, MgO, CaO, SiO2 termagnetisasi akibat perputaran bumi pada porosnya (arus konveksi dalam inti bumi ).

Nilai magnet bumi merupakan besaran vektor total magnet bumi (F) dan dapat dinyatakan dalam komponen-komponennya. Hal ini berarti disembarang titik disuatu ruang, besaran, arah total medan magnet bumi ( F ) berubah sebagai fungsi waktu. Komponen medan magnet bumi dapat diuraikan sebagai berikut:

Gambar 4.1 komponen-komponen kemagnetan bumi

Keterangan:

1. Vektor X,Y,dan H terletak pada bidang horizontal dengan komponen X berada disepanjang sumbu geografis, komponen Y pada timur geografis dan H pada komponen horizontal.

2. Vektor Z merupakan komponen vertikal medan magnet bumi.

3. Vektor F merupakan komponen total medan magnet yang terletak pada bidang vertikal yang memuat komponen H dan Z.

4. Sudut D merupakan sudut deklinasi yang dibentuk oleh utara sebenarnya (X) dengan komponen horizontal (H).

5. Sudut I merupakan sudut Inklinsi yang besarnya ditentukan oleh vektor H dan F.

Nilai komponen kemagnetan yang diperoleh melalui pengukuran adalah XYZ, HNHEZ, FHEV baik manual maupun digital, sedangkan komponen yang lain diperoleh melalui perhitungan. Berdasar pengukuran medan magnet bumi di berbagai tempat, dapat dibuat peta -peta isomagnetik yang terdiri atas peta isogonik, isoklinik, dan isodinamik. Isogonik merupakan garis pada peta yang menghubungkan tempat - tempat yang mempunyai deklinasi sama. Isoklinik adalah garis dalam peta yang menghubungkan tempat - tempat yang mempunyai inklinasi sama, sedangkan isodinamik merupakan garis yang menghubungkan tempat - tempat dengan kesamaan nilai kuat medan magnet atau komponen-komponennya ( H, Z, dan F ).

Satuan Intensitas medan magnet yang digunakan adalah oersted (Oe). Satuan lain yang digunakan adalah nano Tesla (nT). Satu nano Tesla (nT) sama dengan 10-5 Oersted (Oe). Nilai maksimum terdapat di sekitar kutub magnet bumi, yaitu 0,7 Oe di kutub utara magnet bumi 0,6 Oe di kutub selatan magnet bumi. Sedangkan nilai minimumnya sekitar 0,25 Oe di Pasifik Selatan dan chili utara.

Medan magnet luar bumi Sekitar 1 % dari kemagnetan bumi disebabkan oleh pengaruh dari luar bumi. Medan magnet ini disebabkan oleh arus listrik di lapisan ionosfer yang menginduksi medan magnet di permukaan bumi akibat adanya arus listrik yang berasal dari proses ionisasi gas oleh partikel elektromagnetik, terutama sinar ultra violet yang berasal dari matahari. Medan luar menyebabkan perubahan yang sifatnya periodik. Berdasar periodanya dapat dibedakan menjadi variasi harian matahari, bulan dan badai magnetik.

Variasi Harian Matahari Variasi harian matahari disebabkan oleh interaksi aliran listrik antara matahari dan lapisan ionosfera yang mempunyai perioda 24 jam dengan amplitudo 10 sampai 50 nT. Radiasi elektromagnetis ini menyebabkan sistem arus listrik dalam lapisan ionosfera pada ketinggian 100 kilometer diatas permukaan bumi. Amplitudo variasi harian ini tergantung pada lintang tempat pengamatan.

Badai Magnetik Badai magnetik adalah gangguan medan magnet bumi secara tiba-tiba disebabkan oleh induksi partikel bermuatan listrik yang sampai pada permukaan bumi. Badai magnetik ini cenderung berulang setiap 27 hari dan kejadiannya dipicu oleh aktivitas sunspot di matahari yang mengarah ke bumi sehingga menginduksi magnetosfera dan mengacaukan medan magnet bumi, akibatnya variasi magnet bumi menjadi terganggu. Ketika terjadi badai magnetik, segala aktivitas yang berkaitan dengan magnet dan memanfaatkan lapisan ionosfer akan mengalami gangguan, contohnya GPS, sinyal komunikasi, dan lain-lain. Terganggunya medan magnet bumi karena badai magnetik tercatat dalam variogram berupa perubahan irregular terhadap variasi harian magnet, dengan amplitudo mencapai > 50 nT. Sehingga, dalam pengolahan data magnet harus dilakukan koreksi terhadap badai magnetik ini. Sedangkan survey magnet, tidak dapat dilakukan sebab alat pengukuran magnet tidak dapat bekerja secara optimal.Medan anomali lokal Medan anomali magnet merupakan bagian dari medan magnet bumi yang ditimbulkan karena ketidakteraturan distribusi material magnetis di kerak bumi bagian luar. Materi penyusun kerak bumi tidak homogen yang terlihat dari adanya anomali sampai kedalaman beberapa puluh kilometer. Anomali medan magnet bumi ini biasanya bersifat lokal sehingga tidak terlihat pada peta-peta isomagnetik secara regional. Untuk kegiatan ekplorasi menggunakan metode magnet bumi akan selalu berkaitan dengan anomali medan magnet, karena nilai anomali yang terdeteksi di lapangan akan diinterpretasi untuk mengidentifikasi penyebab anomali ini.

Reduksi data Nilai medan magnet total yang tercatat pada sensor magnet merupakan gabungan dari medan utama bumi, variasi harian, dan medan anomali lokal. Sehingga sebelum melakukan interpretasi, data yang diperoleh dikoreksi / direduksi terlebih dahulu terhadap variasi harian dan medan utama bumi untuk memperoleh nilai anomali lokalnya saja.

Koreksi DiurnalKoreksi ini dilakukan untuk menghilangkan variasi harian yang disebabkan pengaruh dari luar bumi. Koreksi ini dihitung dari kurva variometer yang dihasilkan oleh variograf di stasiun pengamatan permanen di sekitar wilayah pengamatan, dimana alat tersebut mencatat nilai medanutama bumi dan variasi kemagnetan bumi secara terus menerus atau dari base station yang ditentukan sendiri dalam pengukuran lapangan. Pereduksian pengaruh diurnal ini, dapat juga dilakukan dengan metode tie point. Dalam penulisan ini koreksi diurnal dilakukan menggunakan data langsung dari base stasiun.

Koreksi Normal Koreksi normal dilakukan untuk menghilangkan pengaruh medan magnet utama bumi, yakni medan magnet yang ditimbulkan oleh keadaan dalam bumi berupa aktivitas arus konveksi yang menginduksi batuan-batuan yang berada di dalam bumi. Koreksi ini dihitung menggunakan peta-peta isomagnet hasil pengamatan data megnet selama kurun waktu tertentu atau menggunakan data IGRF. Nilai koreksi normal dalam penelitian ini diambil dari data yang tercatat di base stasiun karena metode survei yang digunakan adalah metode base stasiun dan wilayah survei relatif sempit sehingga gradien koreksi normalnya dapat diabaikan.

Berikut persamaan untuk proses koreksi data pengamatan medan magnet total di suatu titik pengamatan :

T = T obs Tvh T IGRF

Tbasestasiun = Tbaseline Tvh

T = T obs - Tbasestasiun Dimana T = anomali magnet

T obs = data pengamatan

Tvh = koreksi diurnal

T IGRF = koreksi normal

Tbasestasiun = data di base stasiun

Interpretasi magnet Sebelum melakukan interpretasi dilakukan filterisasi terhadap nilai pengamatan yang diperoleh karena nilai pengamatan biasanya dipengaruhi benda benda magnetis baik itu berupa batuan, outcrop dari batuan beku,maupun peralatan-peralatan bersifat magnetis di daerah survei. Proses pemfilteran tersebut adalah Upward Continuasi yaitu proses transformasi pada data pengamatan yang diperoleh, sehingga seolah-olah pengukuran magnet dilakukan pada ketinggian tertentu dan pengaruh benda - benda magnetis di sekitar daerah survei dapat direduksi. Proses ini menggunakan persamaan model spectral domain upward continuasi dari Tikhnonov Regularization, yaitu :

F (u,v) = s (u,v) X f (u,v) F (u,v)

= s (u,v) X f (u,v)1 + s (u,v)2

Dimana F (u,v) = spektrum setelah ditransformasikan

s (u,v) = spektrum pentranformasi

f (u,v) = spektrum dari medan yang ditransformasi

= parameter regularisasi terkecil

Interpretasi magnet merupakan tahapan terakhir untuk mengetahui sumber penyebab anomali kemagnetan. Interpretasi magnet dapat berupa kuantitatif atau kualitatif.Interpretasi kualitatif dilakukan dengan menganalisa klosur kontur sehingga diketahui penyebab anomali magnet kemudian dilihat kesesuainnya dengan referensi geologi lokasi penelitianya. Sedangkan dalam interpretasi magnet kuantitatif dikenal adanya forward modeling dan inverse modeling. Pada forward modeling dilakukan try and error antara perhitungan nilai anomali dengan pendekatan rumus dan mencocokannya dengan hasil observasi di lapangan. Sehingga semakin kecil tingkat errornya maka semakin mendekati kebenaran hasil interpretasinya. Sedangkan untuk inverse modeling, mula-mula dilakukan penentuan parameter-parameter sumber anomali dari data hasil observasi kemudian dibuat model penyebab anomali kemagnetannya. Setelah itu disesuaikan dengan data penunjang (struktur geologi, topografi) yang ada.

Namun, dalam kenyataannya interpretasi magnet memiliki ambiguitas. Karena nilai anomali magnet di lokasi tertentu merupakan campuran dari anomali lokal yang bersifat dangkal, dalam dan anomali regionalnya sehingga sebelum interpretasi perlu dilakukan pemisahan terlebih dahulu sehingga dapat diperoleh nilai anomali lokal yang mendekati kondisi sebenarnya dan hasil interpretasinya baik.

4.3 Hasil4.3.1 Data dan metode pengolahanDalam pengukuran metode magnetik ini digunakan dua magnetometer yakni PPMGSM-19T sebagai base station untuk menentukan nilai variasi diurnal dan QUANTUM PPM sebagai pengukur portable medan magnetik total pada titik-titik survey. Data komponen total yang didapatkan dalam pengukuran ini adalah sebanyak 49 titik dimana pada masing-masing titik dilakukan pengukuran sebanyak tiga kali. Kemudian dari ketiga data pada titik yang sama dirata-ratakan untuk mendapatkan nilai bacaan pada titik tersebut. Data tersebut diukur dalam satuan piko tesla (pT) sehingga perlu dikonversi dengan vaktor 1/1000 untuk mendapatkan nilai dalam nano tesla (nT).Data base station hasil pembacaan PPMGSM-19T digunakan untuk mengoreksi nilai bacaan tiap titik. Data base station yang digunakan untuk mengoreksi bacaan di tiap titik adalah nilai base yang yang terekam pada waktu yang bersesuaian dengan waktu pengambilan data di titik pengukuran.

Data lapangan yang telah terkoreksi oleh variasi harian kemudian dilakukan koreksi IGRF. IGRF merupakan model medan magnetik secara global. Data IGRF pada masing-masing titik pengukuran didapatkan dari IGRF calculator yang didownload dari http://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/#igrfgrid.Setelah data terkoreksi oleh model IGRF barulah didapatkan nilai anomali lokal. Keseluruhan proses pengolahan data ini menggunakan program microsoft excel. Nilai anomali lokal yang merupakan hasil akhir pengolahan data pada microsoft excel kemudian diplot pada program surfer untuk mendapatkan peta kontur anomali magnet yang selanjutnya dilakukan interpretasi. Secara umum alur pengolahan data pengukuran magnetik adalah sebagai berikut.

Gambar 4.2 diagram alur pengolahan data.

4.3.2 Variasi diurnalNilai variasi harian didapatkan dari nilai pembacaan variasi diurnal pada base station yang telah dikurangkan oleh nilai IGRF. Base sation pada pengukuran ini ditempatkan di depan asrama kampus LIPI pada koordinat 7o3246.70 LS 109o4022.71 BT. Berikut adalah plot nilai variasi diurnal pada 2 Juni 2015 dimana waktu dinyatakan dalam UTC.

Gambar 4.3 variasi diurnal ketika pengukuran berlangsung.

Tampak bahwa nilai variasi diurnal tertinggi bernilai 45280.70 nT pada 03.01 UTC dan nilai variasi diurnal terendah bernilai 45256.61 nT pada 05.51 UTC. Adapun nilai anomali rendah yang terjadi antara 03.50 UTC hingga 6.07 UTC dimungkinkan terjadi akibat aktivitas manusia mengingat sensor base station ditempatkan dekat asrama kampus LIPI dan pada jam tersebut mendekati waktu istirahat.4.3.3 Analisis

Peta geologi pada lokasi pengukuran adalah sebagai berikut dimana wilayah pengukuran ditunjukkan dengan kotak warna merah dan base station ditunjukkan dengan simbol bintang.

Gambar 4.4 peta geologi di lokasi pengukuran.

Gambar 4.5 peta lokasi titik-titik pengukuran

Gambar 4.6 kiri : kontur anomali magnetik. kanan : kontur anomali magnetik yang dioverlay pada peta lokasi titik-titik pengukuran.Pengukuran tahap pertama ditunjukkan oleh titik berwarna hijau. Pengukuran ini dilakukan pada pukul 07.00 WIB hingga 11.00 WIB. Jumlah titik pengukuran sebanyak 36 titik dimana titik survey tersebut berlokasi di sepanjang Jalan Raya Karangsambung dengan jarak antara titik pertama dengan titik terakhir adalah 2.50 km. Pengukuran tahap kedua ditunjukkan oleh titik putih. Pengukuran ini dilakukan antara pukul 13.00 WIB hingga 16.00 WIB. Jumlah titik pengukuran sebanyak 13 titik dimana lokasi pengukuran berada di area persawahan samping kampus LIPI dengan jarak antar titik adalah 100 m. Tampak bahwa sebaran nilai anomali cenderung mengikuti pola sebaran titik pengukuran. Pada daerah tanpa titik pengukuran, nilai anomali cenderung renggang dan kurang bisa menggambarkan anomali nyata pada daerah tersebut.Anomali tertinggi bernilai 1626.71 nT terjadi pada koordinat 109.6742o BT - 7.52626o LS sedangkan anomali terendah bernilai -471.04 nT terjadi pada koordinat 109.6687o BT - 7.53554o LS. Jika kita tinjau peta geologi pada gambar diatas, memang antara lokasi titik anomali tinggi dan rendah terletak pada jenis batuan yang sedikit berbeda. Anomali tinggi dimungkinkan terjadi akibat suseptibilitas batuan sekitar titik tersebut yang tinggi. Aomali yang rendah diperkirakan terjadi akibat terdapatnya batuan di sekitar lokasi pengukuran dengan suseptibilitas yang rendah. Lokasi wilayah anomali tertinggi dan terendah yang membentuk pola seperti dipole dimungkinkan juga terjadi karena adanya sesar yang memanjang dari arah timur laut ke barat daya. Namun demikian, sebaran titik pengukuran masih belum mencukupi untuk menginterpretasi apakah pembentukan pola anomali tersebut benar disebabkan oleh adanya sesar. Diperlukan pengukuran lebih lanjut dengan sebaran titik pengamatan yang rapat dan membentuk grid untuk memastikan adanya sesar pada lokasi pengukuran.Selain itu, lingkukang lokasi pengukuran dimungkinkan juga mempengaruhi besar nilai anomali yang didapatkan. lokasi anomali tertinggi berada di dekat pemukiman warga. Pada lokasi tersebut ditemui beberapa material logam seperti pagar besi dan atap seng. Demikian pula pada lokasi anomali terendah, lokasi ini berada di tepi Jalan Raya Karangsambung dimana terdapat lalulintas kendaraan bermotor. Di dekat lokasi juga ditemui adanya tiang listrik.4.4 Kendala survey

1. Terdapatnya material logam di sekitar lokasi pengukuran seperti pagar besi, atap seng, dan kendaraan.

2. Terdapatnya sumber medan listrik di sekitar lokasi pengukuran seperti kabel listrik dan Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET).

3. Hewan liar mengganggu kelancaran pengukuran seperti adanya ular di sawah.

4.5 Kesimpulan

Pola anomali magnetik pada pengukuran ini cenderung mengikuti titik-titik lokasi pengambilan data. Anomali tertinggi bernilai 1626.71 nT terjadi pada koordinat 109.6742o BT - 7.52626o LS sedangkan anomali terendah bernilai -471.04 nT terjadi pada koordinat 109.6687o BT - 7.53554o LSDaftar pustakaWahyudi. 2001. Teori dan Aplikasi Metode Magnetik. Yogyakarta : Laboratorium Geofisika Fakultas MIPA UGM.

Adhim Salamiani. 2009. Interpretasi Anomali Medan Magnet di Kabupaten Aceh Selatan, Nangroe Aceh Darussalam (Studi Kasus Di Lokasi X). Laporan Kerja Program Pendidikan Diploma III Jurusan Geofisika Akademi Meteorologi dan Geofisika