![Identifikasi Mineralisasi Metode Magnetik - Kusdyantono [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/identifikasi-mineralisasi-metode-magnetik-kusdyantono.jpg)
10 0 9 MB
See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/309556177
Investigasi Persebaran Mineralisasi Emas pada Lingkungan Pengendapan Epitermal Sulfidasi Rendah Menggunakan Metode M.... Thesis · October 2016 CITATIONS
READS
0
987
1 author: Wahyu Kusdyantono Gadjah Mada University 10 PUBLICATIONS 0 CITATIONS SEE PROFILE
Some of the authors of this publication are also working on these related projects:
Eksplorasi Geothermal View project
All content following this page was uploaded by Wahyu Kusdyantono on 31 October 2016.
The user has requested enhancement of the downloaded file.
SKRIPSI INVESTIGASI PERSEBARAN MINERALISASI EMAS PADA LINGKUNGAN PENGENDAPAN EPITERMAL SULFIDASI RENDAH MENGGUNAKAN METODE MAGNETIK DAN TRANSFORMASI PSEUDOGRAVITASI DI DAERAH PANINGKABAN-CIHONJE, BANYUMAS, JAWA TENGAH
INVESTIGATION OF A LOW SULFIDATION EPITHERMAL GOLD DEPOSITS USING MAGNETIC METHOD AND PSEUDOGRAVITY TRANSFORMATION IN PANINGKABAN-CIHONJE PROSPECT AREA, BANYUMAS, CENTRAL JAVA
WAHYU KUSDYANTONO 12/335275/PA/15075
SUB DEPARTEMEN GEOFISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2016
SKRIPSI INVESTIGASI PERSEBARAN MINERALISASI EMAS PADA LINGKUNGAN PENGENDAPAN EPITERMAL SULFIDASI RENDAH MENGGUNAKAN METODE MAGNETIK DAN TRANSFORMASI PSEUDOGRAVITASI DI DAERAH PANINGKABAN-CIHONJE, BANYUMAS, JAWA TENGAH
INVESTIGATION OF A LOW SULFIDATION EPITHERMAL GOLD DEPOSITS USING MAGNETIC METHOD AND PSEUDOGRAVITY TRANSFORMATION IN PANINGKABAN-CIHONJE PROSPECT AREA, BANYUMAS, CENTRAL JAVA Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh derajat Sarjana Sains Ilmu Fisika
WAHYU KUSDYANTONO 12/335275/PA/15075
SUB DEPARTEMEN GEOFISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2016 i
IIALAMAN PENGESAHAN SKRIPSI
INVESTIGASI PERSEBARAN MINERALISASI EMAS PADA LINGKT]NGAII PBNGENDAPAI\I EPITERMAL SULHI}ASI RENDAII MENGGTIN.AKAI\I METODE MAGNETIK DAN TRANSBORMASI
PSET]IDGRAWIASI DI DAERAH PANINGKABAN-CIHONJE, BAI\TTUMAS, JAWA TENGAH
Drr'fr
Dr.rer.nat Mochrmad Nukmen, M.Sc NrP. 19741tt02m2l2lm2
I)osen Penguli
NIP.
I
I
M.Si. 1990031003
I)osen Pengult
Dn I*Ari Setiawan, M. Si NIP. 1965 I 127199103 l0l 3
tr
WMt Suryento,l[. Si NIP. 1974012619990,31W2
Dr.rer.nat
ii
iT De,lrgan
ini
TERI{YATAAN
saya menyatalcan bahwa Stripsi
ini tidak terdapat kar:a
pernah diajukan untuk memperolsh gelar kesarjanaan
Vang
di suatu Perguruan Tinggl,'
dan sepanjaog pengetahuan saya juga tidak terdnpat kar1la atau peirdapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yans secara terurlis diacu dalam naskah iai dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakar@ 5 Ottober 2016
),0aM'h* WahwKusdyantono
llr
Untuk Riyono dan Kusmiyati, dalam penantian panjangmu
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, karunia, serta petunjuk-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi yang berjudul “INVESTIGASI
PERSEBARAN
MINERALISASI
EMAS
PADA
LINGKUNGAN PENGENDAPAN EPITERMAL SULFIDASI RENDAH MENGGUNAKAN
METODE
PSEUDOGRAVITASI
DI
MAGNETIK DAERAH
DAN
TRANSFORMASI
PANINGKABAN-CIHONJE,
BANYUMAS, JAWA TENGAH”, ini dengan baik. Dalam penyusunan skripsi ini penulis telah banyak mendapatkan arahan, bantuan, serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapan terima kasih kepada: 1. Dr. Pekik Purwantoro, M.Si., Ph. D. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada. 2. Dr. Ing. Ari Setiawan, M.Si., selaku Wakil Dekan Bidang Akademik dan Kemahasiswaan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. 3. Dr. Mitrayana S.Si, M.Si, selaku Ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada. 4. Prof. Dr. Sismanto, M.Si. selaku Ketua Sub Departemen Geofisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada. 5. Dr. Eddy Hartantyo, M. Si. selaku Dosen Wali Akademik penulis. 6. Dr. rer. nat. Mochamad Nukman, S. T, M. Sc. selaku dosen pembimbing utama skripsi. 7. Drs. Imam Suyanto, M. Si. selaku guru pembimbing selama praktikum lapangan dan selaku dosen pembina HMGF. 8. TGS & SEG Foundation, Himpunan Ahli Geofisika Indonesia (HAGI), Premier Oil, dan Petronas, selaku sponsor yang telah mendukung keberlangsungan acara Lokakarya Geofisika Field Camp 2016. 9. Tim Akuisisi Magnetik Lokakarya Geofisika Field Camp 2016. 10. Kusmiyati, Ibuku dan Riyono, Bapakku yang selalu memberi harap dan
v
kekuatan dalam setiap doa dan shalat. 11. Rina dan Farhan, adikku. 12. Fauzan, Sigit, Intan, Ika, Schamy, Widiana, Rizky, Indra, Tsarah, Faturrahman, Hilmia, Desi, Hamka, Darmawan, Faqih, Yoga, Asriatul, Awanis, Laela, Bagas, Mahardika, dan Antari, sahabat dalam bertukar ide dan pikiran. 13. Reza, Pungky, Selly, Mathesa, Kesawa, Dina, Afta, Farah, Hastin, dan Rafli, sahabat dalam perjalanan mengarungi kepengurusan HMGF “66”. 14. Pengurus HMGF Angkatan “66”. 15. Galan Dirga, Alutsyah Luthfian, Ditya, Hastin, Hendra, Kurniawan, Ali, Supri, Torihin, Afdhal, Ernanda, Nanang, Diva, Wida, Rozak, dan Tangguh, sahabat yang memberikan banyak ide dan pemikiran selama penulisan ini. 16. Teman-teman Geofisika angkatan 2012. 17. Babeh Edmart, Yoga, Sitha, Sofi, Niar, Puspa, Nur, Angga, Yusuf, Farhan, Elvira, Khodijah, Umi, Grace, Taufik, Ihsan, Hanif, Hapsari, Arifah, Hilda, Ika Mun, Dayat, Haris, 18. Segenap Dosen dan civitas akademik di lingkungan Sub Departemen Geofisika, Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat, terutama bagi perkembangan ilmu pengetahuan serta perkembangan ilmu kebumian.
Yogyakarta, 6 Oktober 2016
Wahyu Kusdyantono
vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL................................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii PERNYATAAN ...................................................................................................... iii HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ iv KATA PENGANTAR ...............................................................................................v DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix DAFTAR TABEL ....................................................................................................x INTISARI............................................................................................................... xi ABSTRACT .......................................................................................................... xii BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................................1 1.1 Latar Belakang ..........................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah .....................................................................................2 1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................................3 1.4 Waktu dan Lokasi Penelitian ....................................................................3 1.5 Batasan Penelitian .....................................................................................3 1.6 Manfaat Penelitian ....................................................................................4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................................................5 2.1 Proses Pembentukan Mineral Emas Epitermal Sulfidasi Rendah .............5 2.2 Tinjauan Geologi Paningkaban-Cihonje ...................................................6 2.3 Tinjauan Geofisika ..................................................................................18 BAB III LANDASAN TEORI .............................................................................................22 3.1 Prinsip Dasar Teori Magnetik .................................................................22 3.2 Kemagnetan Bumi ..................................................................................24 3.3 Kemagnetan pada Batuan .......................................................................27 3.4 Prinsip Pengolahan Data Magnetik ........................................................29 BAB IV METODE PENELITIAN .......................................................................................36 4.1 Data dan Area Penelitian ........................................................................36 4.2 Instrumen Pengukuran Survei Magnetik ................................................37 4.3 Perangkat Lunak Pengolah Data Magnetik ............................................38
vii
4.4 Pengolahan Data Magnetik .....................................................................39 BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................................................46 5.1 Hasil Pengolahan Data Magnetik Wilayah Paningkaban dan Cihonje ...46 5.2 Interpretasi Kualitatif ..............................................................................57 5.3 Pemodelan Geologi Bawah Permukaan .................................................60 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................................69 6.1 Kesimpulan .............................................................................................70 6.2 Saran .......................................................................................................70 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................71 LAMPIRAN ...........................................................................................................74 Data Pengukuran Magnetik Wilayah Paningkaban-Cihonje ........................74 Perbandingan proses upward continuation ...................................................75
viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 5.1 Gambar 5.2 Gambar 5.3 Gambar 5.4 Gambar 5.5 Gambar 5.6 Gambar 5.7
Model Lingkungan Pengendapan Emas (Corbett, 2007) .................5 Peta Geologi Regional Daerah Gumelar dan Ajibarang (Praptisih dan Kamtono, 2011) .........................................................................8 Peta Geologi Daerah Paningaban dan Cihonje (Fahmi, 2015).......12 Analisa Keberadaan Struktur pada Daerah Paningkaban dan Cihonje Menggunakan Peta DEM .................................................14 Peta Alterasi Derah Paningkaban dan Cihonje (Fahmi, 2015) .......17 Survei Magnetik Terdahulu pada Daerah Paningkaban (Sehah, 2013) ..............................................................................................19 Penggunaan Transformasi Pseudogravitasi pada Wilayah Merapi dan Merbabu (Suryanto, 1998) ......................................................20 Pemodelan Magnetik dari Peta Hasil Transformasi RTP (Soengkono, 2015) .........................................................................21 Sumber Kemagnetan Bumi (Reeve, 2010) .....................................25 Komponen Medan Magnet Bumi (Hinze, 2013)............................26 Teorema Kontinuasi (Grant dan West, 1965) .................................31 Reduksi ke Kutub Magnetik (Blakely, 1996) .................................31 Transformasi Peudogravitasi (Blakely, 1996) ................................34 Gradien Horizontal (Blakely, 1996) ...............................................35 Analisa Titik Tiap Grid Untuk Mencari Nilai Gradien Maksimum (Tatchum dkk, 2011) ......................................................................35 Peta Lintasan Pengukuran Magnetik ..............................................36 Sensor Magnetometer (Handaru, 2016) .........................................37 Diagram Alir Pengolahan Data Magnetik ......................................39 Parameter yang Dimasukkan dalam Proses Reduksi ke Kutub......42 Parameter yang Dimasukkan dalam Proses Transformasi Pseudogravitasi ..............................................................................43 Kurva Model Anomali dan Kurva Observasi Nilai Magnetik........44 Anomali Medan Magnet Total ........................................................47 Peta Anomali Magnetik Hasil Kontinuasi ke Atas .........................50 Peta Hasil Reduksi ke Kutub Magnetik .........................................53 Peta Hasil Transformasi Pseudogravitasi dan Gradien Horizontal 56 Interpretasi Kualitatif .....................................................................58 Lintasan Pemodelan Geologi Bawah Permukaan ..........................61 Pemodelan Geologi Bawah Permukaan .........................................67
ix
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Tabel 4.1
Jenis Batuan dan Mineral Berdasarkan Nilai Suseptibilitas (Telford dkk, 1990) ......................................................................................28 Nilai Medan Magnet pada Titik Ikat dan Pada Pengukuran Rover 40
x
INTISARI INVESTIGASI PERSEBARAN MINERALISASI EMAS PADA LINGKUNGAN PENGENDAPAN EPITERMAL SULFIDASI RENDAH MENGGUNAKAN METODE MAGNETIK DAN TRANSFORMASI PSEUDOGRAVITASI DI DAERAH PANINGKABAN-CIHONJE, BANYUMAS, JAWA TENGAH WAHYU KUSDYANTONO 12/335275/PA/15075 Paningkaban dan Cihonje, Banyumas, Jawa Tengah merupakan daerah dengan tipe lingkungan pengendapan emas epitermal sulfidasi rendah yang dicirikan oleh kehadiran mineral emas (Au), elektrum (Au-Ag), perak (Ag), pirit (FeS2), arsenopirit (FeAsS), galena (PbS), dan kalkopirit (CuFeS2) pada alterasi argilik. Investigasi dalam menentukan persebaran daerah prospek mineralisasi emas telah dilakukan di daerah Paningkaban dan Cihonje pada pertengahan 2016 menggunakan metode magnetik. Metode ini digunakan untuk melihat persebaran zona alterasi permukaan, persebaran struktur patahan, dan sumber intrusi berdasarkan analisa nilai kemagnetan batuan dan densitas semu (pseudogravitasi). Data magnetik hasil proses filter reduksi ke kutub (RTP) menunjukan keberadaan zona magnetik tinggi di sisi tengah wilayah penelitian dengan nilai ≈250 nT yang dikelilingi oleh zona magnetik rendah pada sisi utara dan selatan dengan nilai ≈-250 nT. Pada lokasi yang sama data magnetik hasil transformasi pseudogravitasi juga menunjukan zona dengan nilai densitas semu tinggi dengan nilai 0.6 pseudo mGal. Zona dengan nilai magnetik dan pseudogravitasi tinggi diinterpretasikan sebagai zona intrusi yang hadir pada daerah penelitian, sedangkan zona magnetik rendah (magnetic destrucitve) pada daerah penelitian diinterpretasikan sebagai zona prospek mineralisasi sebagai hasil kontak dengan fluida hidrotermal. Pemodelan geologi bawah permukaan menunjukan bahwa zona magnetik tinggi merupakan tubuh intrusi porfir-mikrodiorit pada kedalaman 700 - 800 m dengan rentang nilai suseptibilitas 0,05 - 0,25 SI. Dari pemodelan diinterpretasikan bahwa zona magnetik rendah terjadi karena adanya fluida hidrotmermal yang naik ke permukaan dikarenakan adanya struktur-struktur patahan pada daerah Babakan Utara. Kata kunci : epitermal sulfidasi rendah, metode magnetik, reduksi ke kutub, pseudogravitasi
xi
ABSTRACT INVESTIGATION OF A LOW SULFIDATION EPITHERMAL GOLD DEPOSITS USING MAGNETIC METHOD AND PSEUDOGRAVITY TRANSFORMATION IN PANINGKABAN-CIHONJE PROSPECT AREA, BANYUMAS, CENTRAL JAVA WAHYU KUSDYANTONO 12/335275/PA/15075 Paningkaban and Cihonje are mineralization type epithermal low sulfidation gold deposits. It distinguished by the existence of gold (Au), electrum (Au-Ag), silver (Ag), pyrite (FeS2), arsenopyrite (FeAsS), galena (PbS), dan calcopyrite (CuFeS2) in the argillic alteration zone. Investigation of the mineralization prospect area has carried out in Paningkaban and Cihonje in 2016 using a magnetic method. This method used to analyze the dissemination of mineralization at alteration zone, the fault structure, and the intrusive body based on magnetization and pseudodgravity parameter. Magnetic data after RTP shown the existence of a high magnetic zone (≈250 nT) that surrounded by low magnetic zone in northside and southside (≈-250 nT). At the same location magnetic data after pseudogravity transform shown the high density zone (0.6 pseudo mGal). High magnetic and pseudogravity area was interpreted as the intrusion zone and low magnetic zone in research area was interpreted as a mineralization prospect area which appear due to reaction with fluid magmatic process. Geological modelling interpreted that the high magnetic zone appears due to intrusion zone (porfir-microdiorite) at the depth 700 - 800 m and with susceptibility value 0.05 0.25 SI. Based on geological model, interpretation of the existence of low magnetic in research area due to hydrothermal fluid that rise to the surface through the fault zone in Babakan Utara. Keywords : low sulfidation epithermal gold deposits, magnetic method, reduced to pole, pseudogravity
xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara penghasil emas terbesar di dunia
dengan kadar emas rata-rata mencapai 0,5 - 30 ppm (part per million) (van Leeuwen, 1994). Secara umum, pertambangan emas di Indonesia cukup banyak berada pada lingkungan pengendapan epitermal sulfidasi rendah, dimana salah satu wilayah persebaran lingkungan pengendapan emas tipe ini dominan berada di Jawa Tengah (Sillitoe, 1994). Daerah Paningkaban dan Cihonje yang berada di Kabupaten Banyumas, Jawa Tengah merupakan salah satu daerah penghasil emas yang terbentuk pada sistem lingkungan pengendapan tipe epitermal sulfidasi rendah (Idrus dkk, 2015). Sejauh ini, penelitian yang dilakukan oleh Fahmi (2015) baru menunjukan bahwa zona prospek mineralisasi emas di wilayah Paningkaban dan Cihonje tesebar di daerah Kedungurang, sebagian Cihonje, dan Paningkaban. Untuk menganalisa persebaran zona prospek mineralisasi secara lebih luas di sisi utara (Babakan Utara), timur (Darmakradenan), dan selatan (Paningkaban) pada daerah penelitian, dilakukan analisa dan eksplorasi lebih mendalam dengan melibatkan metode geofisika dalam analisa tersebut, dimana salah satu metode yang digunakan adalah metode magnetik. Metode magnetik merupakan salah satu metode medan potensial yang mampu mengukur nilai kemagnetan suatu material yang ada di Bumi. Dalam kegiatan eksplorasi di lingkungan pengendapan emas epitermal sulfidasi rendah, metode magnetik berperan dalam memetakan zona struktur, zona alterasi, dan menganalisa keberadaan sumber intrusi batuan yang menjadi penyebab terbentuknya lingkungan pengendapan emas epitermal sulfidasi rendah (Hoschke, 2011).
1
Salah satu transformasi yang digunakan dalam pengolahan data magnetik untuk menganalisa keberadaan sumber intrusi batuan maupun dalam memetakan zona struktur adalah transformasi pseudogravitasi. Transformasi ini dilakukan untuk membuat nilai anomali magnetik total hasil pengukuran diproses selayaknya nilai anomali gravitasi, dimana nilai anomali magnetik akan memiliki kesebandingan dengan nilai anomali gravitasi (Blakely, 1996). Penggunaan transformasi ini akan membantu proses interpretasi data magnetik yang cenderung sukar untuk dianalisa. Penelitian ini bertujuan untuk memetakan zona alterasi, menganalisa keberadaan struktur-struktur yang belum terpetakan, dan menganalisa keberadaan zona intrusi batuan yang dimungkinkan berasosiasi dengan lingkungan pembentukan mineralisasi emas di wilayah Paningkaban dan Cihonje berdasarkan hasil pengolahan data magnetik dan tranformasi pseudogravitasi yang telah diperoleh. Pemodelan geologi bawah permukaan juga dilakukan untuk memberikan gambaran yang lebih mendalam mengenai gambaran pembentukan lingkungan pengendapan epitermal sulfidasi rendah di wilayah penelitian.
1.2.
Rumusan Masalah Alasan dilakukannya penelitian dapat didasarkan atas beberapa rumusan
masalah, 1. Sejauh mana metode magnetik mampu menggambarkan persebaran zona alterasi dan zona persebaran urat kuarsa yang dimungkinkan berasosiasi dengan mineral emas yang berada di wilayah penelitian. 2. Sejauh
mana metode magnetik mampu untuk
memetakan atau
menggambarkan zona struktur yang belum terpetakan di wilayah penelitian. 3. Bagaimana kondisi geologi bawah permukaan yang mengontrol lingkungan pengendapan epitermal sulfidasi rendah berdasarkan pengukuran magnetik di wilayah penelitian.
2
1.3.
Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Memetakan anomali medan magnet regional dan anomali medan magnet hasil transformasi pseudogravitasi sebagai dasar analisa bagi persebaran zona alterasi dan zona persebaran urat kuarsa di daerah Paningkaban dan Cihonje. 2. Mengidentifikasi kondisi geologi terhadap persebaran mineral emas di daerah Paningkaban dan Cihonje berdasarkan pengolahan data magnetik dan transformasi pseudogravitasi. 3. Membangun model geologi bawah permukaan untuk mengetahui proses pembentukan lingkungan pengendapan emas di wilayah Paningkaban dan Cihonje.
1.4.
Waktu dan Lokasi Penelitian Waktu penelitian dilakukan pada tanggal 6 - 17 Mei 2016 dan berlokasi di
wilayah pertambangan warga Desa Paningkaban dan Cihonje dan sekitarnya, Kecamatan Gumelar, Kabupaten Banyumas, Provinsi Jawa Tengah. Daerah penelitian terletak pada UTM 9179000 - 9181500 dan 278000 - 281000 dengan luasan daerah observasi 2,5 km × 3 km.
1.5.
Batasan Penelitian Penelitian ini dibatasi pada aspek: 1. Identifikasi persebaran zona alterasi dan urat kuarsa yang dimungkinkan berasosiasi dengan mineral emas berdasarkan peta anomali medan magnet regional. 2. Identifikasi struktur geologi wilayah penelitian berdasarkan peta anomali medan magnet regional dan anomali medan magnet hasil transformasi pseudogravitasi serta digunakan peta geologi wilayah Paningkaban dan Cihonje.
3
3. Jenis batuan yang mengontrol lingkungan pengendapan emas di wilayah penelitian berdasarkan nilai suseptibilitas batuan dari pemodelan geologi bawah permukaan dan dianalisa berdasarkan informassi stratigrafi wilayah penelitian.
1.6.
Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah dihasilkannya peta anomali medan
magnet regional dan anomali medan magnet hasil transformasi pseudogravitasi di wilayah Paningkaban dan Cihonje yang diharapkan dapat menjadi acuan dan referensi bagi penelitian geofisika maupun penelitian lain yang berkaitan dengan daerah penelitian kedepannya. Selain itu, model geologi bawah permukaan diharapkan dapat memberikan gambaran dan pertimbangan bagi kegiatan penelitian kedepannya maupun kegiatan eksplorasi lebih lanjut.
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Proses Pembentukan Mineral Emas Epitermal Sulfidasi Rendah Lingkungan pengendapan emas epitermal sulfidasi rendah merupakan
lingkungan yang terbentuk dari proses dilatasi fluida hidrotermal pada kedalaman antara 1 - 2 km dan suhu antara kurang dari 150o C hingga mendekati 300o C (White dan Hedenquist, 1995), dimana fluida hidrotermal didominasi oleh air meteorik dan gas reaktif (Hedenquist dan Lowestern, 1996). Secara umum, lingkungan ini berasosiasi dengan struktur patahan (fault) dan batuan intrusif (Hoschke, 2011). Lingkungan pengendapan ini juga dicirikan dengan ragam mineral inti seperti pirit, spalerit, galena, kalkopirit, dan arsenopirit, wall rock berupa mineral lempung dan klorit, serta gangue yang terdiri atas karbonat, lempung, dan mineral kuarsa dalam bentukan formasi urat (Corbett, 2002). Urat kuarsa dalam lingkungan epitermal sulfidasi rendah terbentuk karena pengaruh aktivitas fluida hidrotermal (Gambar 2.1) dimana Corbett (2007) membedakan proses tersebut menjadi tiga tahapan kejadian: (1) proses sirkulasi air meteorik dengan endapan kuarsa yang tidak berasosiasi atau tidak bereaksi dengan sumber intrusi yang mengandung mineral logam, dimana proses ini tidak akan menghasilkan endapan mineral ekonomis (barren rock), (2) proses berkembangnya air magmatik-meteorik dari percampuran antara air meteorik dengan sumber magmatik yang mengandung mineral logam, dimana proses ini akan menghasilkan mineral kualitas rendah (low grade mineralisations), dan (3) proses terbawanya dominasi air magmatik menuju permukaan dari sumber intrusi yang mengandung mineral logam, dimana proses ini akan menghasilkan endapan mineral ekonomis dengan kualitas tinggi (salah satunya adalah emas) yang berasosiasi dengan mineral sulfida.
5
Gambar 2.1. Model lingkungan pengendapan Au-Ag yang pembentukannya dipengaruhi oleh patahan (fault) dan fluida hidrotermal (Corbett, 2007). 2.2.
Tinjauan Geologi
2.2.1. Stratigrafi dan Struktur Regional Daerah Gumelar - Ajibarang dan Sekitarnya Praptisih dan Kamtono (2011) menyatakan bahwa secara regional geologi daerah penelitian (Gambar 2.2) tergabung kedalam peta geologi lembar Banyumas (Asikin dkk., 1922), Pangandaran (Simandjuntak dkk., 1992), Majenang (Kastowo dan Suwarna, 1996, serta Purwokerto dan Tegal (Djuri dkk., 1996). Secara garis besar, stratigrafi daerah penelitian tersusun oleh batuan berumur Tersier hingga Kuarter (Fahmi, 2015) dengan satuan tertua adalah Formasi Rambatan yang berumur Miosen Tengah (Djuri dkk., 1996). Formasi Rambatan terdiri atas satuan batupasir gampingan dan napal yang berselang-seling dengan lapisan-lapisan tipis napal dan serpih (Kastowo, 1975). Pada daerah penelitian yang berada di wilayah Ajibarang - Gumelar dan sekitarnya,
6
pelamparan Formasi Rambatan berada di sisi selatan wilayah penelitian (barat Wangon). Tebal dari formasi ini mencapai 300 m (Djuri dkk., 1996). Di atas Formasi Rambatan, terendapkan secara selaras Formasi Halang berumur Miosen Tengah hingga Pliosen Awal yang menjari dengan Formasi Kumbang (Praptisih dan Kamtono, 2011). Formasi Halang tersusun atas batupasir andesit, konglomerat tufa, dan napal (Djuri dkk., 1996). Formasi Halang menutupi hampir 70% daerah penelitian dengan ketebalan formasi ini antara 800 m sampai dengan 2.400 m (Kastowo, 1975). Formasi Kumbang merupakan formasi yang tersusun oleh produk gunungapi, seperti breksi gunungapi andesit dengan sifat pejal dan tidak berlapis, lava andesit, dan tufa (Djuri dkk, 1996). Menurut Djuri dkk. (1996) formasi ini berusia Miosen Tengah hingga Miosen Akhir, namun di sisi lain Kastowo (1975) berpendapat bahwa usia dari formasi ini adalah Miosen Tengah hingga Pliosen Awal. Pelamparan dari formasi ini di wilayah penelitian berada di sisi selatan dari wilayah Citembong dan di sisi utara dari wilayah Cikopeng dan Lumbir. Tebal dari formasi ini mencapai 2.000 m (Djuri dkk., 1996). Di atas Formasi Kumbang terendapkan secara selaras Formasi Tapak. Formasi ini tersusun atas perselingan batupasir dengan napal dan sisipan breksi (Asikin dkk., 1992). Batupasir pada formasi ini memiliki ciri berbutir kasar berwarna kehijauan dimana bagian atas dari batupasir ini terdiri dari batupasir gampingan dan napal berwarna hijau (Djuri dkk., 1996). Formasi Tapak juga terdiri atas Anggota Batugamping Formasi Tapak yang terendapkan secara menjari dan tersusun atas lensa-lensa batugamping tidak berlapis. Umur dari formasi-formasi ini berkisar antara Pliosen (Djuri dkk., 1996) atau Pliosen hingga Plistosen (Simandjuntak dan Surono, 1992). Persebaran formasi ini pada daerah penelitian berada pada sisi timur Kemojing, sisi barat Ajibarang, dan sisi utara Karangbawang. Tebal dari formasi ini mencapai 500 m (Djuri dkk., 1996). Produk Gunungapi Slamet dan endapan aluvium terendapkan di atas Formasi Tapak dan Halang pada kala Holosen. Produk Gunungapi Slamet terdiri atas breksi gunungapi, lava, dan tuf (Djuri dkk., 1996) serta terdapat juga endapan lahar (Kastowo, 1975). Endapan aluvium yang berada di atas produk Gunungapi
7
Gambar 2.2. Peta geologi regional daerah Gumelar – Ajibarang (Praptisih dan Kamtono, 2011). Daerah penelitian ditandai dengan kotak berwarna merah. 8
Slamet tersusun atas lempung, lanau, pasir, kerikil, dan kerakal (Asikin dkk., 1992). Pelamparan produk gunungapi Slamet berada pada wilayah Ajibarang sedangkan endapan aluvium banyak tersebar di wilayah Wangon. Ketebalan dari endapan aluvium mencapai 150 m. Selain itu, dari peta geologi lembar Purwokerto dan Tegal yang disusun oleh Djuri dkk (1996) diketahui bahwa secara regional terdapat zona batuan terobosan berusia Tersier yang terdiri atas batuan porfir mikrodiorit dan diorit. Kedua batuan ini berusia Miosen Akhir dimana usia batuan tersebut lebih muda dari batuan Formasi Halang dan Kumbang. Porfir mikrodiorit dicirikan dengan fenokris berupa feldspar dan mineral-mineral yang kaya akan kandungan Fe - Mg silikat, sedangkan diorit dicirikan dengan butiran batuannya yang sedang hingga kasar (Djuri dkk, 1996). Persebaran terobosan batuan ini tidak terpetakan pada daerah penelitian dan berada jauh daeri daerah penelitian. Pada daerah penelitian, struktur regional yang nampak adalah berupa sesar, baik mendatar maupun normal, lipatan, kelurusan, dan kekar yang melibatkan batuan berumur Miosen hingga Pliosen (Fahmi, 2015). Orientasi jurus dari sesar di daerah penelitian umumnya berarah baratlaut - tenggara, timurlaut - baratdaya, dan utara - selatan, sedangkan orientasi dari pola lipatan yang nampak di daerah penelitian berarah baratlaut - tenggara dan timur laut - barat daya.
2.2.2. Stratigrafi Daerah Paningkaban dan Cihonje Stratigrafi daerah Paningkaban dan Cihonje tersusun oleh empat satuan batuan (Gambar 2.3), dimana satuan perulangan gradasi batupasir-batulanau merupakan satuan batuan yang tertua. Di atas satuan perulangan gradasi batupasirbatulanau terendapkan tiga satuan batuan lainnya secara berurutan dari lapisan paling tua ke paling muda, yakni satuan tuf, satuan batupasir karbonatan, dan satuan batugamping (Fahmi, 2015). Fahmi (2015) menguraikan bahwa satuan perulangan batupasir-batulanau menempati 54% dari seluruh luas daerah penelitian melingkupi Cihonje, Paningkaban, Babakan Selatan, dan Ratadawa. Pada bagian utara dan barat berbatasan dengan satuan tuf, sedangkan pada bagian timur berbatasan dengan
9
satuan tuf, satuan batupasir karbonatan, dan satuan batugamping serta dipisahkan oleh sesar Watukandel. Batuan penyusun dari satuan ini dominan adalah batupasir dan batulanau dengan sisipan lempung dimana sebagian batuan penyusun bersifat karbonatan. Pada satuan batuan ini terdapat juga urat kalsit yang mengandung dan tidak mengandung mineralisasi. Satuan batupasir-batulanau masuk ke dalam Formasi Halang yang berusia Miosen Tengah hingga Pliosen Awal dan memiliki ketebalan 800 m sampai dengan 2.400 m (Kastowo, 1975). Nilai suseptiblitas batupasir-batulanau adalah 0 - 20 × 10 - 3 SI (Telford dkk, 1990). Selain litologi perulangan batupasir-batulanau, Fahmi (2015) juga menguraikan bahwa terdapat breksi diatrema yang terbentuk bersamaan dengan proses magmatisme hidrotermal di daerah penelitian. Persebaran breksi diatrema berada pada bagian tengah dari daerah penelitian yang terisolasi oleh satuan perulangan gradasi batupasir-batulanau. Breksi diatrema ditemukan tersingkap di dua lokasi yaitu pada daerah Cihonje dan Ratadawa dengan diameter maksimal mencapai 30 m. Breksi diatrema dikenal juga sebagai breksi yang mengisi pipa vulkanik dan terbentuk akibat eksplosi gas yang sangat besar. Dilihat dari hubungan stratigrafinya dengan satuan perulangan batupasir-batulanau, breksi diatrema terbentuk setelahnya. Hal ini dilihat dari hubungan potong memotong (cross cutting relationship) dimana breksi diatrema memotong satuan perulangan batupasirbatulanau. Hubungan breksi diatrema dengan satuan tuf diperkirakan terbentuk bersamaan pada genesa pembentukan yang sama. Diperkirakan breksi diatrema terbentuk pada Pliosen Awal. Nilai suseptibilitas breksi adalah 0,5 - 100 × 10 - 3 SI (Telford dkk, 1990). Di atas satuan perulangan batupasir-batulanau terendapkan secara tidak selaras satuan tuf (Fahmi, 2015). Satuan yang memiliki usia pembentukan sama dengan breksi diatrema ini menutupi 35% daerah penelitian. Persebaran satuan tuf berada pada bagian barat, utara, dan timur daerah penelitian yang mencakup daerah Babakan Utara dan Cihonje. Satuan ini terdiri atas fragmen tuf yang mengalami alterasi di bagian bawah dan pada bagian atas tidak mengalami alterasi sama sekali. Satuan tuf pada daerah penelitian terbentuk dari aktivitas vulkanik serta aktivitas diatrema pada usia Pliosen Awal dan diselaraskan dengan Formasi Halang serta
10
memiliki ketebalan mencapai 800 m (Kastowo, 1975). Diperkirakan tuf memiliki nilai suseptibilitas sebesar 0 - 20 × 10 - 3 SI (Telford dkk, 1990). Secara tidak selaras, di atas satuan tuf terendapkan satuan batupasir karbonatan. Satuan ini berada pada sisi tenggara daerah penelitian tepatnya di Darmakradenan dan menempati sekitar 4.3% dari seluruh luas daerah penelitian. Satuan ini berbatasan dengan satuan tuf di sisi utara, satuan batugamping di sisi selatan, satuan batupasir-batulanau serta sesar Watukandel di sisi barat. Satuan ini terdiri atas batupasir dengan matriks karbonat dan tidak mengalami alterasi. Usia dari satuan ini adalah Pliosen Awal dan diselaraskan dengan Formasi Tapak dimana ketebalan Formasi Tapak mencapai 500 m (Djuri dkk, 1996). Satuan ini memiliki hubungan menjari secara stratigrafi dengan satuan batugamping yang terendap di atasnya (Fahmi, 2015). Nilai suseptibilitas untuk satuan ini adalah 0 - 15 SI (Telford dkk, 1990). Satuan batugamping merupakan satuan termuda di daerah penelitian dengan usia Pliosen Awal dan diselaraskan dengan Anggota Batugamping Formasi Tapak (Fahmi, 2015). Satuan ini terdiri atas batugamping klastik dan kristalin yang menempati 6,7% luas daerah penelitian. Persebaran satuan batugamping berada pada sisi tenggara daerah penelitian tepatnya di Darmakradenan. Satuan ini berbatasan dengan satuan batupasir karbonatan di sisi utara dan satuan perulangan batupasir-batulanau serta sesar Watukandel di sisi barat. Satuan batugamping memiliki hubungan yang menjari secara stratigrafi dengan satuan batupasir karbonatan. Satuan ini memiliki nilai suseptibilitas 0,0003 SI (Telford dkk, 1990).
2.2.3. Sruktur Daerah Paningkaban dan Cihonje Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Fahmi (2015) di daerah Cihonje dan Paningkaban, diketahui bahwa struktur geologi yang berkembang pada daerah penelitian antara lain berupa kekar (gerus dan ekstensi), lipatan, dan sesar. Struktur kekar (gerus dan ekstensi) pada daerah penelitian dominan berada pada satuan perulangan batupasir-batulanau. Kekar gerus di daerah penelitian terdiri dari dua pola yang berbeda arah dipisahkan berdasarkan periode pembentukannya. Pada periode pertama arah dominan kekar gerus adalah relatif utara - selatan dan
11
Gambar 2.3. Peta geologi daerah Paningkaban - Cihonje dan sekitarnya (Fahmi, 2015). 12
baratlaut - tenggara dengan arah tegasan utama adalah baratlut - tenggara.Pada periode kedua arah dominan kekar gerus adalah relatif timurlaut - baratdaya dan baratlaut - tenggara dengan arah tegasan utama adalah utara - selatan. Kekar ekstensi pada daerah penelitian beraosiasi dengan proses mineralisasi dimana kekar ekstensi terisi oleh mineral-mineral (vein). Pola urat (vein) pada daerah penelitian memiliki pola orientasi utara - selatan, timurlaut - baratdaya, dan baratlaut tenggara, dimana pola urat dengan arah baratlaut - tenggara adalah yang paling dominan. Struktur lipatan di daerah penelitian dijumpai sebagai sinklin dan antiklin. Struktur lipatan ini melipat satuan perulangan batupasir-batulanau, sedangkan batuan yang lebih muda seperti tuf, satuan batupasir karbonatan, dan batugamping tidak ikut terlipat. Struktur lipatan pada daerah penelitian terdiri atas sinklin Cihonje, antiklin Gunung Kembar, dan sinklin Dawuhan. Sinklin Cihonje terletak di sisi baratdaya daerah penelitian dengan kedudukan sumbu lipatan N 133o E / 89o. Antiklin Gunung Kembar berada sisi baratdaya daerah penelitian dengan kedudukan sumbu lipatan N 313o E / 80o. Sinklin Dawuhan terletak di sisi selatan daerah penelitian dengan kedudukan sumbu lipatan N 320o E / 84o. Struktur sesar di daerah penelitian terdiri dari sesar naik (thrust fault), sesar geser kiri mendatar, dan sesar oblique (sesar geser kiri menurun dan sesar turun menganan). Jenis sesar yang ada di daerah penelitian antara lain sesar geser kiri menurun Babakan, sesar geser kiri Paningkaban, sesar turun menganan Watukandel, sesar naik Kali Tajum, dan sesar geser kanan menaik Panaruban. Sesar geser kiri menurun Babakan berada di sisi tengah wilayah penelitian tepatnya di sisi barat Kedungurang dengan arah bidang sesar N 20o E. Sesar geser kiri Paningkaban berada di sisi tengah wilayah penelitian tepatnya di Babakan Selatan dengan arah bidang sesar N 190o E. Sesar turun menganan Watukendel berada di sisi timur wilayah penelitian dengan arah bidang sesar N 94o E. Sesar naik Kali Tajum berada di sisi utara wilayah penelitian dengan arah bidang sesar N 350o E. Sesar geser kanan menaik Panaruban berada di sisi selatan wilayah penelitian tepatnya di sisi timur Paningkaban dengan arah bidang sesar N 315o E. Khusus untuk sesar geser kanan menaik Panaruban, Nukman (2016) memberikan koreksi dengan mengganti-
13
a)
b) b)
Gambar 2.4. Analisa keberadaan struktur pada daerah Paningkaban dan Cihonje menggunakan peta Digital Elevation Model (DEM). (a) Peta DEM Jawa dan (b) analisa struktur menggunakan peta DEM Paningkaban dan Cihonje dengan informasi zona alterasi.
14
nya menjadi sesar geser kiri menaik Panaruban. Selain itu, Nukman (2016) juga menambahkan informasi sesar berupa sesar naik di selatan Karangalang dan sesar geser kiri di sisi selatan Babakan Selatan. Analisa struktur menggunakan peta Digital Elevation Model (DEM) pada daerah Paningkaban dan Cihonje (Gambar 2.4) menunjukkan bahwa orientasi struktur dominan berarah baratlaut - tenggara, timur - barat, dan baratdaya timurlaut. Analisa struktur berdasarkan kenampakan perbedaan elevasi pada permukaan dari data DEM tersebut digunakan sebagai informasi tambahan dalam proses interpretrasi pada pengolahan data magnetik.
2.2.4. Alterasi dan Mineralisasi Daerah Paningkaban dan Cihonje Keterdapatan zona alterasi pada daerah penelitian memberikan pengaruh terhadap data magnetik yang diperoleh, dimana menurut Hoschke (2011) pola persebaran alterasi dapat diamati dengan nilai magnetik yang rendah pada area yang luas sebagai efek dari hancurnya nilai kemagnetan batuan (magnetic destructive). Daerah penelitian didominasi oleh alterasi hidrotermal yang melingkupi 40% luas area penelitian. Fahmi (2015) dalam penelitiannya mengenai proses mineralisasi di daerah Paningkaban dan Cihonje telah menjabarkan secara lengkap mengenai jenis alterasi dan tahapan mineralisasi di daerah ini. Secara umum, terdapat empat jenis alterasi yang dibedakan berdasarkan kehadiran kelompok mineral, yakni alterasi lemah sub-propilitik, alterasi sub-propilitik, alterasi argilik, dan alterasi filik (Gambar 2.4). Alterasi Lemah Sub-propilitik Alterasi lemah sub-propilitik merupakan jenis alterasi hidrotermal yang terbentuk pada pH netral hingga alkalin serta dicirikan oleh mineral klorit, epidot, albit, dan karbonat. Persebaran zona alterasi lemah sub-propilitik melingkupi 10% luas area penelitian dan dicirikan oleh batuan yang berwarna kehijauan di sekitar urat kalsit dengan ketebalan urat 0,3 - 1 cm sebagai halo. Alterasi lemah subpropilitik akan memiliki nilai kemagnetan yang rendah dikarenakan tidak adanya keterdapatan mineral logam pada tipe alterasi ini.
15
Alterasi Sub Propilitik Alterasi sub-propilitik dibedakan dengan alterasi lemah sub-propilitik berdasarkan intensitas alterasi dan mineraloginya. Tipe alterasi ini dicirikan oleh kehadiran mineral sekunder seperti klorit, mineral lempung (smektit), mineral karbonat, serta sedikit kuarsa dan zeolit. Di daerah penelitian alterasi sub-propilitik berada di batas luar dari zona alterasi argilik dan berbatasan dengan zona batuan yang teralterasi lemah sub-propilitik dan zona yang tidak teralterasi. Pelamparan zona alterasi sub-propilitik melingkupi sekitar 13% dari luas daerah penelitian, terdiri atas Babakan Selatan, Cihonje, Karangalang, Ratadawa, dan Paningkaban. Alterasi sub-propilitik akan memiliki nilai kemagnetan yang lemah dikarenakan melimpahnya kandungan mineral klorit dan lempung serta tidak adanya keterdapatan mineral logam pada tipe alterasi ini dimana nilai suseptibilitas untuk lempung sendiri adalah 0,2 × 10 - 3 SI (Telford dkk, 1990). Alterasi Argilik Sebagai daerah yang mengalami mineralisasi intensif, alterasi argilik merupakan alterasi yang paling umum dijumpai. Alterasi ini dicirikan oleh mineral lempung (smektit, illit, dan kaolin), mineral karbonat, kuarsa, dan klorit. Pada alterasi ini terdapat urat kalsit dan juga kuarsa dengan orientasi utara - selatan, baratlaut - tenggara, dan timurlaut - baratdaya yang memiliki ketebalan 2 mm hingga 10 cm. Mayoritas tipe urat yang ada di lingkungan alterasi argilik adalah urat yang bertipe dilatation veins atau urat yang mengalami penambahan lebar. Urat tersebut merupakan urat utama (ore shoot) pada sistem mineralisasi epitermal yang berasosiasi dengan pengendapan mineral. Adapun mineral logam yang ditemui antara lain emas (Au), elektrum (Au - Ag), pirit (FeS2), arsenopirit (FeAsS), kubanit (CuFe2S3), galena (PbS), sfalerit (Zn,Fe,MnS), kalkopirit (CuFeS2), tenantit (Cu12As4S13), markasit (FeS2), dan kovelit (CuS). Alterasi argilik akan memiliki nilai kemagnetan yang tinggi dikarenakan banyaknya keterdapatan mineral logam pada tipe alterasi ini dimana nilai suseptibilitas untuk pirit dan kalkopirit adalah 0,4 × 10 - 3 SI dan 5 × 10 - 3 SI (Telford dkk, 1990).
16
Gambar 2.5. Peta alterasi daerah Paningkaban - Cihonje dan sekitarnya (Fahmi, 2015). 17
Alterasi Filik Alterasi filik merupakan alterasi yang terbentuk pertama kali pada daerah penelitian dan dicirikan oleh kuarsa, pirit, serisit, dan sedikit mineral lempung serta mineral karbonat. Litologi yang mengalami alterasi filik di daerah penelitian adalah breksi diatrema. Pada daerah penelitian alterasi ini terpisah menjadi dua sebaran area, yakni area yang dikelilingi oleh zona alterasi argilik dan sub-propilitik serta area yang mengikuti persebaran breksi diatrema. Alterasi argilik akan memiliki nilai kemagnetan yang lemah dikarenakan tidak adanya keterdapatan mineral logam pada tipe alterasi ini dimana nilai suseptibilitas untuk lempung sendiri adalah 0,2 × 10 - 3 SI (Telford dkk, 1990).
2.3.
Tinjauan Geofisika
2.3.1. Survei Magnetik Terdahulu pada Daerah Paningkaban Penelitian geofisika berupa survei geomagnetik pernah dilakukan sebelumnya di area pertambangan Desa Paningkaban dan sekitarnya (Gambar 2.6a). Sehah dkk (2013) telah melakukan pengukuran geomagnetik di Desa Paningkaban dengan tujuan mengetahui sebaran anomali magnetik bawah permukaan di area pertambangan emas rakyat. Dari pengukuran tersebut dihasilkan peta anomali magnetik residual (Gambar 2.6b) dengan rentang nilai anomali sebesar - 400 nT sampai dengan 450 nT. Berdasarkan peta geologi Paningkaban dan lembar Purwokerto - Tegal, Sehah dkk (2013) menginterpretasikan formasi batuan geologi bawah permukaan daerah penelitian terdiri atas Formasi Halang, Formasi Tapak, endapan lahar, dan satuan intrusi andesit. Jenis batuan yang mengisi berbagai formasi tersebut diperkirakan memiliki nilai suseptibilitas magnetik rata-rata 0,00154 cgs unit yang diinterpretasikan sebagai perselingan batupasir dan batulempung dengan sisipan breksi andesit. Berdasarkan hasil pemodelan geologi bawah permukaan (Gambar 2.6c), Sehah dkk (2013) menginterpretasikan keterdapatan intrusi batuan andesit (χ = 0,016 cgs unit) yang menyebabkan lapisan batupasir dan breksi andesit (χ = 0,00324 cgs unit) mengalami alterasi.
18
b)
a)
c)
Gambar 2.6. Survei magnetik terdahulu pada daerah Paningkaban. (a) Area yang diteliti oleh Sehah dkk; (b) peta anomali magnetik residual (Sehah dkk, 2013); (c) pemodelan geologi bawah permukaan pada lintasan A - B (Sehah dkk, 2013). 2.3.2. Pendugaan
Kantong
Magma
Gunung Merapi
dan
Merbabu
Menggunakan Transformasi Pseudogravitasi Penggunaan transformasi pseudogravitasi pernah dilakukan oleh Suryanto (1998) untuk menduga keberadaan kantong magma dari Gunung Merapi dan Merbabu (Gambar 2.7). Transformasi pseudogravitasi yang dilanjutkan dengan
19
proses perhitungan gradien horizontal dilakukan untuk memberikan gambaran kualitatif benda magnetik penyebab anomali. b)
a)
Gambar 2.7. Transformasi pseudogravitasi pada wilayah Merapi dan Merbabu. (a) Kontur gradien horizontal anomali pseudogravitasi dan (b) titik-titik maksimum gradien horizontal (Suryanto, 1998). Selain itu, untuk analisa lebih jauh mengenai gambaran kasar mengenai bentuk dari benda anomali, Suryanto (1998) melakukan analisa terhadap nilai maksimum dari gradien horizontal. Pola dari titik-titik nilai maksimum gradien horizontal digunakan untuk merekonstruksi batas-batas dari sumber anomali dan digunakan juga untuk merekonstruksi kelurusan-kelurusan struktur-struktur patahan pada daerah penelitian.
2.3.3. Pemodelan Magnetik dari Peta Hasil Transformasi Reduksi ke Kutub Pada umumnya, pemodelan geologi bawah permukaan dari data magnetik dilakukan untuk memperkuat analisa kualitatif dari peta hasil transformasi pengolahan data magnetik, salah satunya adalah peta hasil transformasi reduksi ke kutub. Pemodelan magnetik dari peta hasil transformasi reduksi ke kutub dilakukan oleh Soengkono (2015) untuk menganalisa tubuh geometri dari sistem geothermal pada daerah Eastern Taupo Volcanic Zone (ETVZ), New Zealand (Gambar 2.8). Pemodelan tersebut
meununjukkan korelasi antara zona alterasi
20
(zona
demagnetisasi) di permukaan dengan zona prospek panas bumi di daerah ETVZ, New Zealand.
Gambar 2.8. Model 3D magnetik dari peta hasil transformasi reduksi ke kutub pada daerah ETVZ, New Zealand (Soengkono, 2015).
21
BAB III LANDASAN TEORI
3.1.
Prinsip Dasar Teori Magnetik
3.1.1. Gaya Magnetik Gaya magnetik merupakan gaya yang timbul dari hubungan antara dua kutub magnetik pada jarak tertentu, dimana bila tiap kutub magnetik memiliki arah berbeda maka akan terbentuk gaya yang saling menarik satu sama lain, sedangkan bila tiap kutub magnetik memiliki arah yang sama maka akan terbentuk gaya yang saling tolak-menolak satu sama lain (Hinze dkk, 2013). Hubungan antara gaya magnetik dan kutub magnetik dinyatakan dalam hukum Coulomb yang berbunyi bahwa gaya magnetik berbanding terbalik terhadap kuadrat jarak antara dua kutub magnetik. Hukum tersebut dituliskan dalam persamaan 3.1. 𝐹⃗ =
µ0 𝑞1 𝑞2 𝑟̂ , 4𝜋 𝑟 2 1
(3.1)
dengan 𝐹⃗ adalah gaya magnetik pada 𝑞1 dan 𝑞2 dalam satuan Newton, 𝑞1 dan 𝑞2 adalah besaran muatan kutub magnetik dalam satuan ampere meter, 𝑟 adalah jarak antara kedua kutub dalam satuan meter, 𝑟̂1 adalah vektor satuan berarah 𝑞1 dan 𝑞2 , dan µ0 adalah permeabilitas magnetik pada ruang hampa (N/A2). 3.1.2. Kuat Medan Magnetik ⃑ ) adalah ukuran besaran medan magnet pada suatu Kuat medan magnet (𝐻 titik dalam ruang yang muncul dikarenakan adanya gaya antar kutub yang berada ⃑ ) diartikan sejauh r dari titik q. Menurut Telford dkk (1990), kuat medan magnet (𝐻 sebagai gaya magnetik persatuan kutub magnet. Pernyataan tersebut dapat dituliskan secara matematis pada persamaan Oersted (persamaan 3.2). ⃑ = 𝐻
𝐹⃗ µ0 𝑞2 = 𝑟̂ , 𝑞1 4𝜋 𝑟 2 1
22
(3.2)
⃑ dalam satuan SI adalah Am - 1. dengan 𝐻
3.1.3. Intensitas Magnetik ⃑ ) akan Suatu benda magnet yang berada pada medan magnet luar (𝐻 termagnetisasi dikarenakan adanya proses induksi magnet (Telford dkk, 1990). Besarnya magnetisasi diukur oleh magnetik polarisasi M atau biasa disebut sebagai intensitas magnetik (dipole momen per unit volume). Besarnya intensitas magnetik pada benda tersebut dapat tuliskan oleh persamaan 3.3. ⃑⃑⃗ = χ 𝐻 ⃑⃗ , 𝑀 ⃑⃑⃗ adalah intensitas magnet (Am dengan 𝑀
- 1
(3.3)
⃑⃗ adalah kuat medan magnet ) dan 𝐻
(Am - 1) serta χ adalah nilai suseptibilitas.
3.1.4. Induksi Magnetik ⃑ ) adalah medan maget total yang dihasilkan dari Induksi magnetik (𝐵 ⃑⃑⃗ ) dan medan magnetik utama (𝐻 ⃑⃗ ) penjumlahan antara medan magnetik benda (𝑀 (Telford dkk, 1990). Pengertian tersebut dituliskan pada persamaan 3.4. ⃑⃗ = µ0 ( 𝐻 ⃑⃗ + 𝑀 ⃑⃑⃗ ) = µ0 ( 1 + χ ) 𝐻 ⃑⃗ ), 𝐵
(3.4)
dengan µ0 adalah permeabilitas medium magnetik pada ruang hampa (µ0 = 4𝜋 𝑥 10−7 ) dalam satuan H/m atau N/A2, µ0 ( 1 + χ ) adalah permeabilitas ⃑⃗ adalah induksi magnetik (Tesla). magnetik relatif, dan 𝐵
3.1.5. Suseptibilitas Magnetik Suseptibilitas magnetik (χ) merupakan ukuran dasar sifat kemagnetan suatu material yang ditunjukkan dengan adanya respon terhadap induksi magnetik. Sifat ini mengontrol induksi magnetik pada suatu batuan maupun material - material lainnya. Suseptibilitas magnetik merupakan besaran yang tidak berdimensi. Presentasi volume kehadiran mineral-mineral magnet (magnetit) pada suatu batuan digunakan untuk mengetahui karakteristik suseptibilitas magnetik. Kehadiran
23
mineral-mineral magnet (magnetit) adalah sumber mendasar dari suseptibilitas magnetik material yang ada di Bumi (Hinze dkk, 2013).
3.2.
Kemagnetan Bumi
3.2.1. Sumber Kemagnetan Bumi Medan magnet Bumi tersusun oleh tiga bagian berdasarkan sumbernya, yakni medan magnet utama, medan magnet luar, dan medan magnet anomali (Telford dkk, 1990). Medan Magnet Utama (Main Field) Medan magnet utama Bumi dihasilkan dari arus elektromagnetik yang berasal dari sirkulasi konveksi antara inti luar dengan inti dalam (Gambar 3.1). Inti dalam Bumi diasumsikan sebagai besi dan nikel yang berbentuk padat dimana keduanya merupakan konduktor listrik yang baik, sedangkan pada inti luar besi bersifat lebih cair. Proses sirkulasi konveksi antara inti luar dan inti dalam ini akan menimbulkan aliran elektron yang menghasilkan medan magnet Bumi atau biasa dikenal sebagai geodinamo. Proses tersebut memberikan pengaruh sebesar 99% bagi sumber medan magnet utama Bumi. Medan magnet utama Bumi berubah-ubah nilainya terhadap waktu dan variasi perubahannya sangatlah kecil. Nilai tersebut diseragamkan kedalam standar nilai yang disebut sebagai International Geomagnetics Reference Field (IGRF) dimana nilai tersebut diperbaharui setiap lima tahun sekali. Medan Magnet Luar (External Field) Pengaruh medan magnet luar berasal dari aliran arus elektron dikarenakan adanya aktivitas Matahari maupun badai magnetik pada lapisan ionosfer yang merupakan sisi paling atas dari atmosfer. Besarnya perubahan nilai medan magnet luar terhadap waktu terjadi begitu cepat dibandingkan medan magnet utama Bumi. Hal tersebut tersebut diakibatkan oleh beberapa hal, yakni: -
Perubahan konduktivitas listrik di lapisan atmosfer dengan siklus sebelas tahun sekali
24
-
Variasi aktivitas Matahari dalam kurun waktu 24 jam sehari dengan jangkauan nilai sebesasr 30 nT yang bervariasi terhadap latitude dan musim
-
Variasi harian dalam periode 25 jam yang berhubungan dengan rotasi bulan dengan jangkauan maksimal 2 nT
-
Badai magnetik yang memberikan perubahan nilai signifikan dengan jangkauan maksimal hingga 1.000 nT
Gambar 3.1. Sumber kemagnetan Bumi. Inti Bumi terdiri atas dua lapisan besinikel (kiri). Arus konveksi di dalam inti Bumi merupakan proses yang menyebabkan timbulnya medan geomagnetik (kanan) (Reeve, 2010). Medan Magnet Anomali Perubahan nilai medan magnet secara lokal dihasilkan dari variasi keterdapatan mineral magnetik yang ada pada batuan di dekat permukaan maupun batuan yang berasosiasi di lapisan kerak paling atas. Besarnya nilai anomali magnetik berkisar puluhan hingga ribuan nano Tesla, namun tidak jarang bahwa besar nilai anomali magnetik bisa mencapai lebih dari 1.000 nT. Sumber dari anomali magnetik tidaklah mencapai lebih dari 40 km di bawah permukaan dikarenakan adanya efek suhu Currie (≈ 550o C) yang akan menghilangkan sifat kemagnetan suatu material bila melebihi kedalaman tersebut.
25
3.2.2. Komponen Medan Magnet Bumi Medan magnet Bumi terdiri atas tiga komponen (Gambar 3.2), yakni medan magnet komponen berarah utara - selatan (𝐵𝑦 ), komponen berarah timur - barat (𝐵𝑥 ), dan komponen berarah vertikal (𝐵𝑧 ). Medan Magnet Horizontal Telford dkk (1990) mendefinisikan medan magnet horizontal sebagai komponen medan magnet Bumi yang sumbunya berada pada permukaan Bumi dan mengarah ke kutub magnet Bumi. Komponen horizontal medan magnet Bumi terdiri dari dua buah komponen yaitu komponen berarah timur - barat (𝐵𝑥 ) dan komponen berarah utara - selatan (𝐵𝑦 ). Definisi tersebut dapat dituliskan kedalam persamaan 3.5. |𝐵𝐻 | = √𝐵𝑥2 + 𝐵𝑦2 ,
(3.5)
dengan |𝐵𝐻 | adalah medan magnet horizontal, 𝐵𝑥 adalah medan magnet arah timur - barat, dan 𝐵𝑦 adalah medan magnet arah utara - selatan.
Gambar 3.2. (a) Representasi sumber medan magnetik Bumi dengan model magnet batang, (b) Komponen medan magnet Bumi pada komponen x, y, dan z. I adalah nilai inklinasi dan D adalah nilai deklinasi (Hinze dkk, 2013).
26
Medan Magnet Total Medan magnet total (𝐵𝑇 ) merupakan medan magnet yang terukur pada suatu titik di permukaan Bumi yang terdiri atas tiga komponen, yaitu komponen berarah utara - selatan (𝐵𝑦 ), komponen berarah timur - barat (𝐵𝑥 ), dan komponen berarah vertikal (𝐵𝑧 ). Intensitas medan magnet total dituliskan pada persamaan 3.6. |𝐵𝑇 | = √𝐵𝐻 2 + 𝐵𝑧2 = √𝐵𝑥2 + 𝐵𝑦2 + 𝐵𝑧2
(3.6)
Inklinasi Sudut inklinasi (I) menurut Blakely (1996) adalah sudut vertikal yang dibentuk antara medan magnetik total dengan medan magnetik horizontal Bumi (Gambar 3.2b). Definisi tersebut dituliskan dalam persamaan 3.7. 𝐼 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛
𝐵𝑧 √𝐵𝑥2 + 𝐵𝑦2
(3.7)
Deklinasi Sudut deklinasi (D) menurut Blakely (1996) merupakan sudut yang dibentuk antara kutub magnetik Bumi dengan kutub utara geografis Bumi (Gambar 3.2b). Definisi tersebut dituliskan dalam persamaan 3.8. 𝐷 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛
3.3.
𝐵𝑦 √𝐵𝑥2 + 𝐵𝑦2
(3.8)
Kemagnetan pada Batuan Sifat kemagnetan batuan dapat diukur dari kemampuan batuan untuk dapat
termagnetisasi, dimana nilai kemagnetan pada batuan umumnya disebabkan oleh kehadiran mineral magnetik (magnetit dan pyrrhotite) dengan jumlah tertentu. Kehadiran mineral-mineral magnetik tersebut akan memberikan perbedaan nilai suseptibiltas magnetik pada setiap batuan (Telford dkk, 1990). Daerah penelitian yang berlokasi di wilayah Paningkaban dan Cihonje terdiri atas beberapa satuan batuan, diantaranya adalah satuan batupasir-batulanau, breksi, tuf, batupasir karbonat, dan batugamping. Selain itu, zona alterasi yang ada
27
Tabel 3.1. Jenis batuan dan mineral berdasarkan nilai suseptibilitas (Telford dkk, 1990). SUSEPTIBILITAS × 10 - 3 SI JENIS BATUAN
Sedimen
Batuan Beku
Mineral
Kuarsa Kalsit
JANGKAUAN NILAI
RATARATA
ANGGOTA SATUAN
SIMBOL
ANGGOTA FORMASI
SIMBOL
UMUR
- 0,01 (- 0,001) - (- 0,01)
Lempung
0,2
Kalkopirit
0,4
Pirit
0,05 - 5
1,5
Hematit
0,5 - 35
6,5
Magnetit
1.200 - 19200
6000
Dolomite
0 - 0,9
0,1
Batugamping
0-3
0,3
Dolorit
1 - 35
17
Porfiri
0,3 - 200
60
Diorit
0,6 - 120
85
Andesit
Zona alterasi (Subpropilitik, Subpropilitik Lemah, Argilik, dan Filik
Zona alterasi
Batugamping dan batupasir karbonat
Tapak
Pliosen
Intrusi batuan
Terobosan batuan porfir mikrodiorit dan diorit
Miosen Akhir
Halang
Miosen Tengah Miosen Akhir
160
Batuan Beku Asam
0 - 80
8
Batuan Beku Basa
0,5 - 97
25
Tuff Batupasir Batulempung
0 - 20 0 - 20 0,01 - 15
0,4 0,4 0,6
0 - 18
0,9
Klastika Sedimen
KELOMPOK SATUAN BATUAN
Vulkanik tuff dan perselingan batupasir-batulanau
28
pada wilayah penelitian juga terdiri atas beberapa jenis mineral, diantaranya adalah mineral-mineral lempung, mineral karbonat (kalsit), kuarsa, dan mineral-mineral sulfida seperti pirit, kalkopirit, perak, hematit, dan emas. Tabel 3.1 menunjukan daftar nilai suseptibilitas magnetik dari beberapa jenis batuan dan mineral pada wilayah penelitian berdasarkan pengelompokkan yang dibuat oleh Telford dkk (1990).
3.4.
Prinsip Pengolahan Data Geomagnetik
3.4.1. Koreksi Data Magnetik Data magnetik yang terukur pada daerah penelitian merupakan data medan magnet total yang terdiri atas nilai medan magnet utama Bumi, nilai medan magnet luar diakibatkan akitifitas Matahari, dan nilai medan magnet anomali lokal. Nilai anomali magnetik dari pengukuran di wilayah penelitian dapat diperoleh dengan cara melakukan koreksi data magnetik terhadap nilai magnetik akibat efek medan magnet luar (diurnal effect) dan terhadap medan magnet utama Bumi (IGRF). Koreksi Diurnal Koreksi diurnal merupakan koreksi data magnetik terhadap pengaruh medan magnet luar Bumi (aktifitas Matahari) dan perbedaan waktu yang menyebabkan terjadinya penyimpangan data magnetik. Koreksi ini dilakukan dengan cara mengurangkan nilai medan magnet yang didapatkan di titik ikat (base satation) dengan nilai medan magnet di titik pengukuran (rover). Proses koreksi diurnal dituliskan pada persamaan 3.9. 𝐵𝐴′ = 𝐵𝑇 ± 𝐵𝐷 ,
(3.9)
dengan 𝐵𝐴′ adalah nilai medan magnet anomali yang telah terkoreksi diurnal (nT), 𝐵𝑇 adalah nilai medan maget total di titik pengukuran (nT), dan 𝐵𝐷 adalah nilai medan magnet variasi harian (nT).
29
Koreksi IGRF (International Geomagnetic Reference Field) Koreksi IGRF dilakukan untuk menghilangkan pengaruh medan magnet utama Bumi terhadap nilai medan magnet total di titik pengukuran sehingga hanya didapatkan nilai medan magnet anomali. Koreksi IGRF dapat dilakukan dengan mengurangkan nilai medan magnet total yang telah terkoreksi diurnal dengan nilai IGRF. Koreksi IGRF dapat dituliskan kedalam persamaan 3.10, 𝐵𝐴 = 𝐵𝑇 ± 𝐵𝐷 − 𝐵𝐼 ,
(3.10)
dengan 𝐵𝐴 adalah nilai medan magnet anomali yang telah terkoreksi diurnal (nT) dan IGRF, 𝐵𝑇 adalah nilai medan maget total di titik pengukuran (nT), 𝐵𝐷 adalah nilai medan magnet variasi harian (nT), dan 𝐵𝐼 adalah medan maagnet utama Bumi (nT).
3.4.2. Kontinuasi ke Atas (Upward Continuation) Grant dan West (1965) menjelaskan bahwa proses kontinuasi ke atas digunakan untuk menonjolkan nilai anomali magnetik disebabkan oleh sumber yang dalam dan menghilangkan nilai anomali magnetik disebabkan sumber yang dangkal, sehingga membuat penampilan dari peta magnetik tidak lagi didominasi oleh fitur anomali lokal yang bersifat dangkal dan juga tidak menghilangkan fitur anomali yang bersifat regional. Prinsip kontinuasi menjelaskan bahwa suatu nilai medan potensial bersifat kontinyu dan dapat dihitung di dalam suatu volume pada titik tertentu (Gambar 3.3). Dalam proses kontinuasi ke atas nilai medan potensial magnetik ditransformasi dari suatu bidang permukaan ke bidang yang jauh lebih tinggi. Perhitungan nilai medan potensial di titik bidang kontinuasi (∆Z) dapat dituliskan pada persamaan 3.11 (Grant dan West, 1965).
|𝑧| ∞ ∞ ∆Z (x ′ , y ′ , z ′ ) ∆Z = ∫ ∫ 𝑑𝑥′ 𝑑𝑦′, 2𝜋 −∞ −∞ 𝑅3
(3.11)
dengan ∆Z (x ′ , y ′ , z ′ ) adalah besar medan potensial pada bidang kontinuasi, z adalah ketinggian pengangkatan, sedangkan 𝑅 = √(𝑥 − 𝑥 ′ )2 + (𝑦 − 𝑦 ′ )2 + 𝑧 2 .
30
Hanya komponen vertikal medan magnetik yang digunakan dalam proses kontinuasi.
Gambar 3.3. Teorema kontinuasi. (a) Nilai medan potensial pada titik P, (b) nilai medan potensial setelah kontinuasi pada titik P (Grant dan West, 1965). 3.4.3. Reduksi ke Kutub (Reduction to Magnetic Pole) Blakely (1996) menjelaskan bahwa proses reduksi ke kutub dilakukan untuk melokalisasi daerah-daerah anomali maksimum tepat berada di atas tubuh dari sumber anomali dan merubah inklinasi sesungguhnya dari daerah penelitian menjadi vertikal (Gambar 3.4). Secara umum bila magnetisasi dan medan magnetik lingkungan daerah penelitian tidak vertikal, distribusi magnetisasi menjadi tidak simetris.
Gambar 3.4. Anomali magnetik sebelum (kiri) dan sesudah (kanan) direduksi ke kutub magnetik (Blakely, 1996).
31
Proses reduksi ke kutub mentransformasi anomali medan magnetik total menjadi komponen vertikal disebabkan oleh distribusi sumber magnetisasi yang sama dalam arah vertikal. Proses tersebut dituliskan dalam persamaan 3.12 dan 3.13 dalam domain Fourier (Baranov dan Naudy, 1964), 𝐹 [∆𝑇𝑟 ] = 𝐹 [∆𝜓𝑟 ] 𝐹 [∆𝑇] ,
(3.12)
dengan, 𝐹 [∆𝜓𝑟 ] =
1 𝜃𝑚 𝜃𝑓
(3.13)
|𝑘|2 = , 𝑎1 𝑘𝑥2 + 𝑎2 𝑘𝑦2 + 𝑎3 𝑘𝑥 𝑘𝑦 + 𝑖 |𝑘|(𝑏1 𝑘𝑥 + 𝑏2 𝑘𝑦 )
|𝑘| ≠ 0,
𝑎1 = 𝑚𝑧 𝑓𝑧 − 𝑚𝑥 𝑓𝑥 𝑎2 = 𝑚𝑧 𝑓𝑧 − 𝑚𝑦 𝑓𝑦 𝑎3 = 𝑚𝑦 𝑓𝑥 − 𝑚𝑥 𝑓𝑦 𝑏1 = 𝑚𝑥 𝑓𝑧 − 𝑚𝑧 𝑓𝑥 𝑏2 = 𝑚𝑦 𝑓𝑧 − 𝑚𝑧 𝑓𝑦 Dengan aplikasi 𝐹 [∆𝜓𝑟 ] disebut sebagai reduksi ke kutub, ∆𝑇𝑟 adalah nilai anomali yang akan terukur pada kutub utara magnetik dimana induksi magnetik dan medan magnetik akan berarah vertikal ke bawah (Gambar 3.4).
3.4.4. Transformasi Pseudogravitasi Baranov merupakan
(1957)
transformasi
menjelaskan
bahwa
yang membuat
transformasi
nilai
anomali
pseudogravitasi magnetik
dapat
disebandingkan dengan nilai anomali gravitasi (Gambar 3.5). Teknik transformasi ini memberikan gambaran nilai densitas berdasarkan nilai magnetisasi. Blakely (1996) memberikan nilai kesebandingan untuk transformasi pseudogravitasi dimana besar densitas 0,1 g/cm3 sebanding dengan nilai magnetisasi 1 A/m. Persamaan Poisson digunakan untuk mengubah nilai anomali magnetik total menjadi anomali gravitasi jika distibusi magnetisasi dapat digantikan dengan distribusi densitas identik (M/𝜌 konstan sepanjang sumber anomali). Hubungan
32
potensial magnetik V dan potensial gravitasi U yang disebabkan oleh keseragaman densitas dan keseragaman magnetisasi dapat dituliskan dalam persamaan Poisson yang ditunjukkan oleh persamaan 3.14 (Blakely, 1996), dimana 𝑉= −
𝐶𝑚 𝑀 ̂ . ∇𝑃 𝑈 , 𝒎 𝛾 𝜌 (3.14)
𝑉= −
𝐶𝑚 𝑀 𝑔 𝛾 𝜌 𝑚,
̂ adalah arah dari dengan 𝜌 adalah densitas, M adalah intensitas magnetik, 𝒎 ̂. magnetisasi, dan 𝑔𝑚 adalah komponen medan gravitasi pada arah magnetisasi 𝒎 Transformasi pseudogravitasi akan lebih mudah dipahami dan dilakukan dalam domain Fourier. Diasumsikan bahwa rasio 𝜌/𝑀 adalah konstan pada tiap titik, transformasi Fourier dari persamaan 3.14 diberikan oleh persamaan 3.15. 𝐹[𝑔𝑚 ] = −
𝛾 𝜌 𝐹[𝑉] 𝐶𝑚 𝑀
(3.15)
Persamaan 3.15 dikombinasikan dengan persamaan 3.16 akan menghasilkan persamaan 3.17. 𝐹[𝑉] = −
1 𝐹[∆𝑇], 𝜃𝑓 |𝑘|
𝐹[𝑔𝑚 ] = −
|𝑘| ≠ 0
𝛾 𝜌 𝐹[∆𝑇] 𝐶𝑚 |𝑘|𝜃𝑓 𝑀
(3.16)
(3.17)
Persamaan 3.17 berhubungan dengan anomali magnetik total untuk salah satu komponen dari medan gravitasi dimana komponen ini sejajar dengan magnetisasi. Untuk mendapatkan komponen vertikal dari anomali gravitasi dapat dilakukan dengan menambahkan parameter 𝜃𝑚 . Nilai anomali pseudogravitasi (𝐹[∆𝑇𝑝𝑠𝑔 ]) dituliskan pada persamaan 3.18 𝐹[∆𝑇𝑝𝑠𝑔 ] = 𝐹[∆𝑇] 𝐹[𝜓𝑝𝑠𝑔 ], dengan, 33
(3.18)
𝐹[𝜓𝑝𝑠𝑔 ] =
𝛾 𝜌 , 𝐶𝑚 |𝑘|𝜃𝑓 𝜃𝑚 𝑀
𝑘 ≠0
Fungsi 𝐹[𝜓𝑝𝑠𝑔 ] adalah filter yang mentransformasi anomali medan magnet total pada bidang horizontal menjadi anomali pseudogravitasi.
Gambar 3.5. Anomali magnetik (kiri) dan transformasi pseudogravitasi (kanan) (Blakely, 1996). 3.4.5. Gradien Horizontal Gradien
horizontal
digunakan
untuk
mengkarakterisasi
anomali
pseudogravitasi terhadap perubahan nilai magnetisasi secara tiba-tiba. Gradien horizontal menggambarkan batas-batas dari tubuh anomali dengan nilai yang paling curam menandakan batas dari tubuh anomali. Besarnya nilai gradien horizontal dari anomali pseudogravitasi diberikan oleh persamaan 3.19. 1/2
𝜕𝑔𝑧 (𝑥, 𝑦) 2 𝜕𝑔𝑧 (𝑥, 𝑦) 2 ℎ(𝑥, 𝑦) = [( ) + ( ) ] 𝜕𝑥 𝜕𝑦
,
(3.19)
dengan ℎ(𝑥, 𝑦) adah nilai gradien horizontal pada titik (𝑥, 𝑦) dan 𝑔𝑧 (𝑥, 𝑦) adalah nilai anomali pseudogravitasi pada (𝑥, 𝑦). Gambar 3.6 menunjukan respon anomali pseudogravitasi, anomali magnetik, dan anomali gradien horizontal terhadap suatu sumber anomali. Gradien horizontal cenderung memiliki nilai maksimal ketika berada di atas tepian sumber anomali. Analisa mengenai lokasi nilai maksimum dari proses 34
Gambar 3.6. Anomali magnetik, anomali pseudogravitasi, dan magnitudo dari gradien horizontal pada objek benda anomali batang (Blakely, 1996). gradien horizontal dilakukan dengan membaca data pada tiap baris dan kolom dalam bentuk grid (Blakely dan Simpson, 1986). Analisa ini membandingkan titik pusat dari suatu grid terhadap titik lain yang berada pada empat arah utama di sekitarnya: horizontal, vertikal, dan kedua arah diagonal (Gambar 3.7). Indikasi perbandingan nilai maksimum secara linier pada tiap titik disebut sebagai nilai indeks (N): jika N = 1, maka anomali maksimum hanya linier pada satu arah, sedangkan jika N = 4, anomali maksimum merupakan nilai puncak lokal. Secara umum, nilai indeks yang paling baik untuk dianalisa adalah 2 dan 3 (Blakely dan Simpson, 1986).
Gambar 3.7. Analisa titik tiap grid untuk mencari nilai gradien maksimum (Tatchum dkk, 2011).
35
BAB IV METODE PENELITIAN
4.1.
Data dan Area Penelitian Data magnetik yang digunakan dalam penelitian ini adalah data yang
berasal dari kegiatan penelitian Lokakarya Geofisika Field Camp 2016. Daerah penelitian berlokasi di wilayah pertambangan emas tradisional Desa PaningkabanCihonje dan sekitarnya, Kecamatan Gumelar, Kabupaten Banyumas, Provinsi Jawa Tengah dengan luas area penelitian 2,5 km × 3 km. Jumlah lintasan terukur adalah sepuluh lintasan dengan panjang masing-masing lintasan 2,5 km dan orientasi lintasan adalah N 135o E. Titik-titik lintasan pengukuran ditunjukkan oleh Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Peta lintasan pengukuran magnetik pada peta zona alterasi di daerah Paningkaban dan Cihonje.
36
4.2.
Instrumen Pengukuran Survei Magnetik Pengukuran
magnetik
dilakukan
menggunakan
dua
intrumen
magnetometer, dimana satu intrumen sebagai rover (pengukuran dengan cara berpindah-pindah titik pengukuran) dan satu instrumen sebagai base monitoring (pengukuran di satu titik secara kontinyu). Instrumen yang digunakan sebagai rover adalah magnetometer proton precision magnetometer (PPM) Geotron G5 (Gambar 4.2a) dimana magnetometer jenis
ini
mampu
mengukur
anomali
magnetik
absolut
total
tanpa
mempertimbangkan arah medan (Telford, 1990). Pengukuran observasi magnetik pada base monitoring menggunakan fluxgate magnetometer FGM3D/100 (Gambar 4.2b) dimana sensor pada fluxgate mampu mengukur medan magnetik secara kontinyu. Berbeda dengan sensor yang digunakan pada magnetometer PPM, sensor fluxgate magnetometer mampu mengukur arah dan besar medan magnetik (Handaru, 2016).
(a)
(b)
Gambar 4.2. (a) Magnetometer PPM Geotron G5, (b) fluxgate magnetometer F3GMD/100 (Handaru, 2016). 37
4.3.
Perangkat Lunak Pengolah Data Magnetik a) Microsof Excel Microsoft Excel digunakan untuk menghitung koreksi data magnetik (koreksi diurnal dan IGRF) dari data magnetik pengukuran. b) Golden Software Surfer 13 Surfer adalah satu perangkat lunak yang digunakan dalam pembuatan peta dan pengolahan data spasial dengan mendasarkan pada perhitungan grid atau interpolasi. Dalam penelitian ini Surfer digunakan untuk menganalisa ketinggian titik-titik pengukuran magnetik dari data elevasi peta Digital Elevation Model (DEM) yang telah diinterpolasi ulang. Selain itu, Surfer juga digunakan untuk mendeliniasi peta anomali magnetik dengan peta geologi daerah penelitian untuk memudahkan proses interpretasi data magnetik (lokasi struktur geologi dan formasi batuan). c) Oasis Montaj 6.4.2 Oasis Montaj merupakan salah satu perangkat lunak yang digunakan dalam pengolahan data-data eksplorasi geofisika. Dalam penelitian ini Oasis digunakan dalam pengolahan tahap awal maupun tahap lanjut dari data magnetik yang diperoleh. Dalam pengolahan tahap awal Oasis digunakan untuk menghasilkan peta anomali magnetik total dan dalam tahap lanjut digunakan untuk menghasilkan peta anomali kontinuasi ke atas, peta anomali reduksi ke kutub, dan peta anomali transformasi pseudogravitasi. Selain itu, Oasis juga digunakan dalam pemodelan geologi bawah permukaan berdasarkan nilai anomali magnetik daerah penelitian. d) Global Mapper 13 Global Mapper merupakan perangkat lunak untuk mengolah data informasi geografi, seperti data satelit, DEM, maupun data spasial lainnya. Dalam pengolahan kali ini Global Mapper digunakan untuk memotong peta DEM sesuai dengan luasan area penelitian. Selain itu, Global Mapper juga digunakan dalam proses georeferensi peta geologi daerah penelitian sehingga peta yang telah di georeferensi memiliki titik lokasi yang sesuai.
38
4.4.
Pengolahan Data Magnetik
4.4.1. Diagram Alir Berikut merupakan diagram alir pengolahan data magnetik daerah penelitian yang ditunjukkan oleh Gambar 4.3.
Gambar 4.3. Diagram alir pengolahan data magnetik.
Penjelasan lebih rinci mengenai diagram alir pengolahan data magnetik daerah Paningkaban-Cihonje dijabarkan pada sub bab selanjutnya.
39
4.4.2. Pengolahan Tahap Awal Koreksi Nilai Variasi Harian Koreksi nilai variasi harian atau koreksi diurnal bertujuan untuk menghilangkan pengaruh nilai medan magnet luar yang disebabkan aktifitas matahari. Koreksi ini dilakukan dengan cara mengurangkan nilai medan magnet di base yang didapatkan pada saat perekaman secara kontinyu (𝐵𝑃𝑒𝑟𝑒𝑘𝑎𝑚𝑎𝑛 ) dengan nilai medan magnet titik ikat (𝐵𝑇𝑖𝑡𝑖𝑘 𝐼𝑘𝑎𝑡 ), dituliskan pada persamaan 4.1. Nilai medan magnet yang digunakan sebagai titik ikat adalah nilai medan magnet yang terukur pada tanggal 7 Mei 2016 pukul 08:35 WIB dengan besar 44688.11 nT. 𝐵𝐾𝑜𝑟𝑒𝑘𝑠𝑖 𝐷𝑖𝑢𝑟𝑛𝑎𝑙 (𝐷) = 𝐵𝑃𝑒𝑟𝑒𝑘𝑎𝑚𝑎𝑛 − 𝐵𝑇𝑖𝑡𝑖𝑘 𝐼𝑘𝑎𝑡 Tabel 4.1 merupakan data magnetik yang diperoleh pada pengukuran tanggal 7 Mei 2016, baik data pengukuran rover maupun data pengukuran di base. Titik ikat pada pukul 08:35 WIB dipilih berdasarkan kesamaan waktu antara titik perekaman di base dengan titik pertama kali pengukuran rover dilakukan, yakni pada pengukuran titik MGRF 50, Untuk memperoleh nilai medan magnetik yang telah terkoreksi variasi harian atau diurnal, nilai medan magnet di titik pengukuran dikurangkan (𝐵𝑇 ) dengan nilai medan magnet koreksi diurnal (𝐵𝐷 ) (persamaan 3.9).
Tabel 4.1. Nilai medan magnet pada titik ikat (base) dan pada pengukuran rover. Nama Titik
Waktu Bacaan
BH Pengukuran Rover (T)
BH Perekaman di Base
Koreksi Diurnal (D)
BH Terkoreksi Diurnal
Anomali Magnetik
Bacaan
MGRF50
8:35
44865,0
44688,1
0,0
44865,0
-45,9
Waktu Bacaan 8:31
MGRE50
8:43
44979,7
44681,2
-7,0
44986,7
75,8
8:32
44690,1
MGRF49
8:46
44876,0
44679,5
-8,6
44884,6
-2,.3
8:33
44689,27
MGRE49
8:53
44966,8
44676,9
-11,3
44978,1
67,2
8:34
44688,64
MGRF48
8:54
44925,0
44676,4
-11,7
44936,7
25,8
8:35
44688,11
44691,16
MGRF47
9:00
44883,0
44672,5
-15,6
44898,6
-12,3
8:36
44687,58
MGRE48
9:04
44957,8
44672,8
-15,3
44973,1
62,2
8:37
44686,95
MGRE47
9:20
44940,1
44690,2
2,1
44938,0
27,1
8:38
44686,12
40
Koreksi Nilai IGRF Koreksi IGRF dilakukan dengan mengurangkan nilai medan magnet yang telah terkoreksi diurnal dengan nilai referensi medan magnet utama bumi (lihat persamaan 3.9). Nilai IGRF di setiap daerah berbeda-berbeda bergantung kepada posisi bujur dan lintang. Daerah penelitian yang berada di Kecamatan Gumelar, Banyumas memiliki nilai IGRF sebesar 44910,9 nt. Nilai IGRF tersebut diperoleh dari situs pemerintah Amerika Serikat yang bernama National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA, http://www.noaa.gov/ ) dan diperbaharui setiap lima tahun sekali. Untuk mendapatkan nilai IGRF di situs NOAA, parameter yang perlu dimasukan adalah posisi bujur dan lintang serta waktu akan dilakukannya pengukuran magnetik. Pembuatan Peta Anomali Medan Magnet Total Pembuatan peta kontur anomali magnetik dilakukan untuk mengetahui secara umum persebaran nilai medan magnet anomali total dari wilayah penelitian setelah data melalui proses koreksi diurnal dan IGRF. Proses pembuatan peta kontur anomali magnetik menggunakan Oasis Montaj, dimulai dari tahap memasukan data spasial berupa koordinat lokasi (easting (x) dan northing (y)) serta nilai anomali magnetik (z). Metode statistik gridding yang digunakan dalam mengolah data adalah minimum
curvature,
dimana
metode
ini
menginterpolasi
data
dengan
meminimalisasi kelengkungan data pada permukaan. Data yang telah dilakukan proses gridding menghasilkan peta kontur anomali magnetik total yang terdiri atas nilai anomali lokal dan nilai anomali regional.
4.4.3. Pengolahan Tahap Lanjut Kontinuasi ke Atas (Upward Continuation) Pada pengolahan tahap lanjut, data yang telah diproses menjadi peta kontur anomali magnetik total selanjutnya dilakukan proses filtering low pass filter atau kontinuasi ke atas. Proses kontinuasi ke atas dilakukan untuk mereduksi efek anomali magnetik lokal yang tidak terkait dengan target survei dan menguatkan
41
fitur anomali magnetik dari sumber yang dalam. Ketinggian yang dipilih dalam proses kontinuasi ke atas tidak boleh terlalu tinggi, karena dapat menghilangkan fitur anomali yang menjadi target penelitian. Pada daerah penelitian, kontinuasi ke atas divariasikan dari ketinggian 18 m sampai dengan 100 m untuk melihat pola perubahan nilai anomali pada ketinggian yang berbeda-beda. Proses kontinuasi ke atas dirasa cukup bila pola anomali yang menjadi target penelitian sudah tidak lagi dipengaruhi oleh sumber anomali yang bersifat dangkal dan perubahan kontur anomali cenderung stabil. Reduksi ke Kutub (Reduction to Magnetic Pole) Data yang telah diproses kontinuasi ke atas selanjutnya dilakukan proses transformasi reduksi ke kutub. Proses ini bertujuan untuk melokalisasi anomali magnetik tepat berada di atas sumber anomali dan membuat data seolah-olah berada di kutub magnetik (inklinasi 90o dan deklinasi 0o). Proses reduksi ke kutub dipengaruhi oleh besarnya sudut inklinasi dan deklinasi dimana besar inklinasi dan deklinasi di setiap daerah berbeda. Pada daerah penelitian yang berlokasi di Kecamatan Gumelar, Banyumas besar sudut inklinasi dan deklinasi adalah -32,076o dan 0,8623o dimana nilai inklinasi dan deklinasi diperoleh dari situs pemerintah NOAA dengan memasukan parameter posisi bujur dan lintang lokasi penelitian. Proses reduksi ke kutub menggunakan Oasis Montaj dimulai dari proses regrid dan tranformasi FFT terhadap data hasil kontinuasi ke atas. Setelah itu dimasukan parameter sudut inklinasi dan deklinasi daerah penelitian serta amplitudo inklinasi koreksi untuk didapatkan peta kontur anomali magnetik tereduksi ke arah kutub magnetik (Gambar 4.4).
Gambar 4.4. Parameter yang dimasukan dalam proses reduksi ke kutub.
42
Besar amplitudo inklinasi koreksi (Ia) secara normal adalah ± 20o dimana besar amplitudo koreksi +20o bila besar inklinasi daerah penelitian lebih dari 0o dan -20o bila besar inklinasi daerah penelitian kurang dari 0o. Bila nilai inklinasi daerah penelitian lebih besar dari nilai mutlak amplitudo inklinasi koreksi (>| Ia |), maka besar amplitudo inklinasi koreksi adalah nilai inklinasi daerah penelitian itu sendiri. Transformasi Pseudogravitasi dan Gradien Horizontal Transformasi pseudogravitasi akan menampilkan kontur anomali magnetik dengan frekuensi rendah dan memiliki kenampakan yang tidak berbeda jauh dengan kenampakan kontur anomali reduksi ke kutub (Blakely, 1996). Transformasi pseudogravitasi dilakukan menggunakan data yang berasal dari grid kontur anomali medan magnet total. Paramater yang dimasukkan dalam proses transformasi pseudogravitasi adalah sudut inklinasi dan deklinasi daerah penelitian, amplitudo inklinasi koreksi, kontras densitas, dan nilai kesebandingan magnetisasi (Gambar 4.5). Nilai kontras densitas menurut Blakely (1996) adalah 0,1 gr/cm3 per 1 A/m, dimana 1 A/m adalah 0,001 Gauss.
Gambar 4.5. Parameter yang dimasukan dalam proses transformasi pseudogravitasi. Proses gradien horizontal dilakukan untuk melihat perubahan karakterisasi anomali pseudogravitasi terhadap perubahan nilai magnetisasi yang tiba-tiba secara horizontal. Gradien horizontal menggambarkan batas-batas dari tubuh anomali dengan nilai yang paling curam menandakan batas dari tubuh anomali.
43
Pemodelan Geologi 2.5 D Bawah Permukaan Pemodelan geologi bawah permukaan menggunakan ekstensi GMSYS pada perangkat lunak Oasis Montaj. Prinsip dari pemodelan geologi bawah permukaan adalah melakukan curve matching (kecocokan kurva) antara kurva bentuk anomali magnetik di daerah penelitian dengan kurva perhitungan dari pemodelan yang dibuat (Gambar 4.6). Pembuatan model anomali magnetik dimulai dari proses dibuatnya sayatan lintasan pada peta kontur anomali magnetik yang telah di reduksi ke kutub. Dari proses sayatan tersebut, akan muncul sebuah jendela yang meminta untuk dimasukannya parameter inklinasi, deklinasi, dan nilai IGRF daerah penelitian. Apabilai peta sayatan yang digunakan dalam pemodelan telah direduksi ke kutub maka besarnya niilai inklinasi dan deklinasi adalah 90o dan 0o. Proses pemodelan geologi bawah permukaan dimulai dengan membuat objek benda anomali. Objek-objek tersebut bila mengacu pada informasi geologi daerah penelitian dapat terdiri atas beberapa satuan batuan, kelompok mineral, dan zona alterasi. Satuan batuan yang ada diantaranya adalah satuan batupasirbatulanau, tuf, batupasir karbonat, dan batugamping serta zona batuan yang telah mengalami alterasi. Untuk jenis mineral diantaranya adalah mineral-mineral lempung, mineral karbonat (kalsit), kuarsa, dan mineral-mineral sulfida seperti pirit, kalkopirit, perak, hematit, dan emas.
Gambar 4.6. Tahapan curve matching antara kurva model anomali (garis tegas) dengan kurva observasi nilai magnetik (garis putus-putus). Dalam proses pemodelan, bentuk model geologi bawah permukaan yang merupakan bentuk objek benda anomali juga mengacu kepada beberapa faktor, diantaranya adalah informasi ketebalan satuan batuan, persebaran satuan batuan 44
pada daerah penelitian, dan usia dari satuan batuan. Ketiga faktor tersebut digunakan sebagai acuan terhadap susunan serta persebaran satuan batuan pada model geologi bawah permukaan yang akan dibuat. Selain objek benda anomali, parameter yang digunakan dalam pemodelan geologi bawah permukaan adalah nilai suseptibilitas magnetik objek benda anomali. Nilai suseptibilitas magnetik dimasukkan sesuai dengan jenis batuan penyusun maupun jenis-jenis mineral yang ada pada daerah penelitian. Bentuk objek benda anomali yang dibuat akan mempengaruhi kesebandingan antara bentuk kurva anomali magnetik dengan kurva hasil perhitungan model dimana kesebandingan tersebut akan menunjukan nilai kesalahan (error value). Semakin kecil nilai kesalahan yang dibuat semakin menunjukkan kecocokan model geologi bawah permukaan yang dibuat dengan keadaan yang sesungguhnya. Proses coba-coba terhadap bentuk model terus dilakukan sampai error value menjadi sangat kecil (
