1.prinsip Dasar Metode Magnetik PDF [PDF]

Citation preview

2015



METODE MAGNETIK Muhammad Reza Putra Nur Wahyu Maulaningsih



PRAKTIKUM NON-SEISMIK LABORATORIUM GEOFISIKA, PROGRAM STUDI GEOFISIKA, JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA, 2015



2015



GARIS BESAR MATERI ⟣ PRINSIP DASAR METODE MAGNETIK ⟣ SURVEY GEOMAGNETIK



⟣ PENGOLAHAN DATA GEOMAGNETIK ⟣ INTERPRETASI DATA GEOMAGNETIK



2015



PRINSIP DASAR METODE MAGNETIK Oleh: Nur Wahyu Maulaningsih



Senin, 23 Maret 2015



PRAKTIKUM NON-SEISMIK LABORATORIUM GEOFISIKA, PROGRAM STUDI GEOFISIKA, JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA, 2015



2 0 1 5



PENDAHULUAN



Exploration well (susceptibility log) Sedimentary Basin



Ore Body



Sumber: Geophysics for the Mineral Exploration Geoscientist (Dentith & Mudge, 2014)



VULKANOMAGNETIK



Sumber: Volcano Eye Wonder (2003)



2 0 1 5



METODE MAGNETIK DALAM GEOSAINS 



Paleomagnetik – Teori Tektonik Lempeng – Sea Floor Spreading



Sumber: Tektonik Lempeng (Hussein, 2007)



2 0 1 5



PRINSIP GEOMAGNETIK



2 0 1 5



Ilustrasi Geodinamo Sumber: SEG Honorary Lecture Presentation(Isles, 2012)



Sumber: Geophysics for the Mineral Exploration Geoscientist (Dentith & Mudge, 2014)



2 0 1 5



ARAH MEDAN MAGNET BUMI



Menurut para ahli, medan magnet bumi dihasilkan oleh mekanisme elektromagnetik pada inti luar akibat arus konveksi(prinsip dynamo), dengan arah medan magnet berdasarkan prinsip aturan tangan kanan (Prinsip Lorentz) Sumber: Interior Bumi (Hussein, 2007)



2 0 1 5



KOMPONEN MEDAN MAGNET BUMI Medan Magnet : • Daerah di sekitar magnet yang masih dipengaruhi gaya magnet • Merupakan suatu vektor yang terdiri dari komponen vertikal dan horizontal • Nilai medan magnet merupakan nilai intensitas (flux) beserta arah medannya nya (inkilnasi dan deklinasi)



Keterangan: H : Komponen Horizontal D : Deklinasi I : Inklinasi Z : Komponen Vertikal F : Medan Magnet Utama Bumi Sumber: Geophysics for the Mineral Exploration Geoscientist (Dentith & Mudge, 2014)



INKLINASI (degree)



2 0 1 5



Sumber: Geophysics for the Mineral Exploration Geoscientist (Dentith & Mudge, 2014)



PRINSIP INKLINASI MAGNETIK Inklinasi magnetik merupakan deviasi medan magnet terhadap bidang horizontal



Variasi inklinasi akibat efek dipol magnetik bumi ( After Sharma, 1976)



2 0 1 5



DEKLINASI (degree)



2 0 1 5



GNP: Geomoagnetic North Pole GNS: Geomagnetic South Pole ME : Magnetic Equator MNP: Magnetic North Pole MSP: Magnetic South Pole



Sumber: Geophysics for the Mineral Exploration Geoscientist (Dentith & Mudge, 2014)



2 0 1 5



PRINSIP DEKLINASI MAGNETIK • Deklinasi magnetik merupakan sudut yang dibentuk antara garis titik posisi kompas terhadap kutub magnet bumi dan garis titik kompas terhadap kutub Geografis bumi • Sudut antara kutub Geografis dan kutub magnetik jika dihitung dari titik pusat bumi saat ini 11,50 • Lokasi Kutub magnetis saat ini di Kepulauan Arktik, Kanada



Sumber: Interior Bumi (Hussein, 2007)



IGRF (International Geomagnetic Reference Field)



2 0 1 5



Sumber: Geophysics for the Mineral Exploration Geoscientist (Dentith & Mudge, 2014)



PRINSIP DASAR IGRF (International Geomagnetic Reference Field) 



IGRF merupakan nilai medan magnet teoritis berdasarkan fungsi posisi di permukaan bumi







Dihitung menggunakan spherical harmonic analysis pada koordinat polar dengan formula yang lebih kompleks dari pada koreksi lintang di metode gravitasi (Barraclough & Malin 1971, Peddie 1973)







Berdasarkan studi Paleomagnetik, memiliki variasi Sekuler (prediktif dan berubah secara gradual terhadap waktu)







Karena adanya variasi sekuler, nilai IGRF ini diperbaharui setiap 5 tahun



2 0 1 5



2 0 1 5



VARIASI SEKULER DAN MAGNETIK POLARITY REVERSAL • Pembalikan Kutub Magnet diketahui berdasarkan studi Paleomagnetik • Studi ini menganalisa rekaman kemagnetan pada batuan (magnetochronographic time scale)



Sumber: Interior Bumi (Hussein, 2007)



VARIASI NILAI IGRF TERHADAP POSISI 



Jumlah flux magnetik di suatu tempat



𝑯=







𝑨



𝐻 = Nilai densitas medan magnet / Densitas flux magnetik (T.m-2)  = Flux magnetik/ Garis gaya flux magnetik (T) 𝐴 = Luas/ Area (m-2) Sumber: Geophysics for the Mineral Exploration Geoscientist (Dentith & Mudge, 2014)



2 0 1 5



SURVEY GEOMAGNETIK 



   



Pada pengukuran Geomagnetik, besaran yang diukur oleh magnetometer merupakan nilai total medan magnet induksi (𝑩) Magnetometer memiliki ketelitian hingga 10-9 T = 1 nT Unit nilai medan magnet induksi menurut c.g.s pada 1970 adalah gauss = 10-4 T Pada umumnya nilai yang terukur memiliki ketelitian hingga sekitar 10-5 gauss = 1 = 1 nT Menurut SI unit, kuat medan magnet dinyatakan dalam satuan nT=nanoTesla



2 0 1 5



MAGNETISASI DAN INDUKSI 



Magnetisasi (𝑴): Proses perubahan benda untuk dapat memiliki medan magnet







Induksi magnetik (𝑩): Medan magnet yang ditimbulkan oleh benda yang termagnetisasi 𝑩 = 𝜇0 𝑯 + 𝑴



Keterangan : 𝞵0 = Permeabilitas ruang hampa (4𝝅 x 10-7 N A-2) atau 4𝝅 x 10-7 Wb/ Am H = Kuat medan magnet (A/m) M = Magnetisasi (A/m) 𝐵 = Tesla (N/ Am atau Wb/m2)



2 0 1 5



MAGNETISASI BATUAN



Pengaruh Utama: • Suseptibilitas • Efek Induksi Magnetik (Medan Magnet Bumi) Sumber: SEG Honorary Lecture Presentation(Isles, 2012)



2 0 1 5



SUSEPTIBILITAS (k) Suseptibilitas (k) : besaran tanpa dimensi yang menyatakan tingkat suatu benda untuk dapat dimagnetisasi (SI unit) Alat ukur suseptibilitas adalah suseptibilitimeter 



Sumber: SEG Honorary Lecture Presentation(Isles, 2012)



2 0 1 5



2 0 1 5



SUSEPTIBILITAS MINERAL (k) NON MAGNETIC 10



WEAK



MODERATE



STRONG SI susceptiblility



10 -4



10 -3 SD



10 -2



Haematite



“ULTRA”



VERY STRONG 10 -1



10



10



< 5 µm > 100 µm Monoclinic pyrrhotite



MD



PSD



MD Acicular SD



Massive, coarse (titano) magnetite/maghaemite Dispersed grains



(Pure ilmenite) Ilmenite/titanohaematite TH100 10 -6



10 -5



10 -4



0.01%



TH80



TH50



10 -3



10 -2 CGS susceptibility (G.Oe-1)



0.1%



0.5%



1%



VOLUME PERCENT MAGNETITE approx. Sumber: SEG Honorary Lecture Presentation(Isles, 2012)



TH40



TH30 10 -1



5% 10% 20%



1



NON MAGNETIC



WEAK



MODERATE



10 -4



10



STRONG



10 -3



“ULTRA”



VERY STRONG



SI susceptiblility 10 -2



10 -1



10



10



ACIDIC/INTERMEDIATE IGNEOUS ROCKS Ilmenite series



SUSEPTIBILITAS (k) BATUAN BEKU



2 0 1 5



Magnetite series Granite/granodiorite/tonalite



S-type



I-type Andesites



Quartz porphyries Acid volcanics Quartz-feldspar porphyries Trachyte/syenite Mononite/diorite



IGNEOUS ROCK ACID



Phonolites 10



NON MAGNETIC



WEAK



MODERATE



IGNEOUS ROCKS BASIC



10 -3



10 -2



10 -1



10



-5



10



-4



10



-3



10



-2



10 -1



CGS susceptibility (G.Oe-1)



0.01%



“ULTRA”



VERY STRONG



SI susceptiblility 10 -4



10



STRONG



-6



0.1%



0.5%



1%



5%



1



10% 20%



VOLUME PERCENT MAGNETITE approx.



10



10



Spiltes



Basalt/dolerite Amphibolite



Greenschist



Metamorphism Granulite



Metabasic Eclogite Gabbro/norite



Serpentinised Unserpentinised



Peridotite (including dunite) Metamorphism



Granulite



Pyroxenite/hornblendite (Alasken type) 10 -6



10 -5



10 -4



0.01%



10 -3



10 -2



CGS susceptibility (G.Oe-1) 0.1%



0.5%



1%



VOLUME PERCENT MAGNETITE approx.



10 -1



5% 10% 20%



1



Sumber: SEG Honorary Lecture Presentation(Isles, 2012)



NON MAGNETIC



SUSEPTIBILITAS (k) BATUAN METAMORF DAN SEDIMEN



WEAK



MODERATE 10 -3



10 -2



“ULTRA”



VERY STRONG



SI susceptiblility 10 -4



10



STRONG 10 -1



10



10



10 -1



1



SEDIMENTARY ROCKS Carbonates, shales



Detrital magnetite



Sands/silts



Fe-rich chemical sediments



Sediments



WEATHERED ROCKS “REGOLITH” Haematite/goethite-rich 10 -6



10 -5



Maghaemite-bearing



10 -4



0.01%



NON MAGNETIC



WEAK



STRONG



10 -3



10 -2



10 -1



10



10 -2 -1 CGS susceptibility (G.Oe )



0.1%



0.5%



1%



5% 10% 20%



VOLUME PERCENT MAGNETITE approx.



“ULTRA”



VERY STRONG



SI susceptiblility 10 -4



10



MODERATE



10 -3



10



METAMORPHIC ROCKS Metasediments Amphibolite/basic granulite Acid granulite Banded Iron Formation (anisotropic) Haematite-rich



Magnetic-rich



Skarn Magnetite skarn 10 -6



10 -5



10 -4



0.01%



10 -3



10 -2 -1 CGS susceptibility (G.Oe )



0.1%



0.5%



1%



VOLUME PERCENT MAGNETITE approx.



10 -1



1



5% 10% 20%



Sumber: SEG Honorary Lecture Presentation(Isles, 2012)



2 0 1 5



MEDAN MAGNET BUMI (MAIN FIELD)



𝑴= 𝒌. 𝑯 𝑩 = 𝜇0 𝟏 + 𝒌 𝑯



2 0 1 5



INTERNAL ORIGIN/ IGRF



ANOMALY BODY/ REMANENT



EXTERNAL ORIGIN/ DIURNAL



Dalam pengukuran Geomagnetik, nilai yang terbaca pada alat merupakan kombinasi dari ketiga nilai medan magnet tersebut



HT= HIGRF+HANOMALI+HDIURNAL



INTERNAL ORIGIN/ IGRF (International Geomagnetic Reference Field) Merupakan nilai medan magnet utama bumi yang bervariasi terhadap posisi geografis dan waktu  Besar nilainya bergantung pada intensitas kemagnetan di suatu tempat  Memiliki pengaruh hingga 60.000 nT 



2 0 1 5



EXTERNAL ORIGIN/ DIURNAL Nilai medan magnet yang disebabkan pengaruh angin matahari (solar wind)  Solar wind menyebabkan arus listrik di lapisan atmosfer bagian atas (magnetosphere)  Dapat mempengaruhi hingga 100 nT 



Sumber: 1. Fundamentals of Geophysics (Lowrie, 2000) 2. Field Geophysiscs (Milsom, 2002))



2 0 1 5



MEKANISME PENGARUH MEDAN LUAR (EXTERNAL ORIGIN)



Sumber: Fundamentals of Geophysics (Lowrie, 2000)



2 0 1 5



EFEK BENDA ANOMALI 



Efek benda anomali dihasilkan dari variasi mineral yang bersifat magnetik di dekat permukaan yang pada umumnya memiliki pengaruh sebagai berikut.  Mineral



magnetite/titanomagnetite masif dapat memberikan pengaruh hingga 200.000 nT  Singkapan batuan kristalin dapat memberikan pengaruh hingga 1000 nT  Singkapan batuan sedimen/ soil dapat memberikan pengaruh hingga 10 nT Benda anomali inilah yang umumnya menjadi target survei geomagnetik Sumber: Exploring the Earth with Geophysics (www.seg.org)



2 0 1 5



EFEK BENDA ANOMALI/ MEDAN MAGNET REMANEN



2 0 1 5



𝑩



𝑩 = 𝜇0 𝟏 + 𝒌 𝑯 Medan magnet suatu benda anomali merupakan hasil dari magnetisasi oleh kuat medan magnet bumi saat ini dan masa lampau yang masih tertinggal (remanen)



𝑯



TIPE REMANENSI NMR (Natural Remanent Magnetization) merupakan sebutan umum untuk total magnetisasi remanen. Secara mekanisme, NMR dapat dibagi menjadi:



DRM TRM



1. TRM (Thermoremanent Magnetization) Pendinginan di bawah suhu Currie 2. DRM (Detrital Magnetization) Magnetisasi selama proses sedimentasi 3. CRM (Chemical Remanent Magnetization)



VRM



perubahan kimia saat diagenesis dan metamorfisme



4. IRM (Isothermal Remanent Magnetization) Pengaruh medan luar misalkan sambaran petir 5. VRM (Viscous Remanent Magnetization) Efek medan luar dalam jangka panjang



2 0 1 5



CRM



Sumber: Fundamentals of Geophysics (Lowrie, 2000)



EXERCISE 1