Laporan Resmi Praktikum Eksplorasi Magnetik PDF

Preview

Summary

Laporan Resmi Praktikum Eksplorasi Magnetik ( A ) Disusun oleh : Raden Aldi Kurnia W ( 3712100011 ) Satrio Budiharjo ( 3712100009 ) Raden Bagus Fauzan I ( 3712100010 ) Ridho Fahmi Alifudin ( 3712100013 ) Bayu Tambak Samudra ( 3712100016 ) Gigih Prakoso W ( 3712100023 ) Yosar Fatahillah ( 3712100027 ...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Laporan Resmi Praktikum Eksplorasi Magnetik Bayu Tambak Samudra

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

Laporan Resmi Prakt ikum Eksplorasi Magnet ik ( A ) Raden Aldi Kurnia W ( 3712100011 eka agust ina

PEMODELAN DUA DIMENSI MENGGUNAKAN RESIDUAL ANOMALI MAGNET IK LOKASI SAINS CENT ER DI … Jehunias L E O N I D A S Tanesib ANALISIS SEBARAN PASIR BESI BERDASARKAN DATA MAGNET IK (ST UDI KASUS DUSUN SUNGAI T OPO … M Irvan

Laporan Resmi Praktikum Eksplorasi Magnetik ( A )

Disusun oleh :

Raden Aldi Kurnia W

( 3712100011 )

Satrio Budiharjo

( 3712100009 )

Raden Bagus Fauzan I

( 3712100010 )

Ridho Fahmi Alifudin

( 3712100013 )

Bayu Tambak Samudra

( 3712100016 )

Gigih Prakoso W

( 3712100023 )

Yosar Fatahillah

( 3712100027 )

Muhazzib

( 3713100041 )

Jurusan Teknik Geofisika Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2015

ABSTRAK Telah dilakukan pengukuran magnetik dengan menggunakan Magnetometer jenis Proton Precission Magnetometer di belakang Bundaran ITS, di depan Jurusan D3 Mesin ITS dengan koordinat 697811, 9194983 UTM. IGRF lokal daerah ITS adalah sebesar 57070 nT. Teknik yang digunakan adalah dengan menggunakan Base Station yang tetap lalu pengukuran dilakukan sebanyak 10 titik tiap line hingga line ke-10. Jarak yang digunakan setiap ine nya adalah 54 m sehingga luasan yang dipetakan adalah 54X54 m2. Pada pengukuran geomagnet ini, yang diukur adalah Kuat medan magnet (H), namun data yang digunakan untuk processing adalah ∆H dari koreksi Higrf dengan H diurnal. Pengukuran ini dilakukan untuk memisahkan anomali lokal dengan anomali regional daerah setempat dengan menggunakan upwarding continuation. Tujuan utamanya adalah untuk menentukan anomali regional setempat dengan menggunakan software Magpick dan Surfer. Anomali yang dimaksudkan adalah pipa bawah tanah yang berada pada lokasi setempat. Pada pengukuran geomagnet ini diperlukan waktu 12 menit tiap line. Sedangkan untuk hasil rata-rata ∆H yang dihasilkan tiap titik adalah mendekati 24000 nT. Kata Kunci : Anomali Magnetik, Base station, IGRF, Intensitas Medan Magnet, Proton Precission Magnetometer

BAB I PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Geofisika merupakan bagian dari ilmu bumi dengan menggunakan prinsip fisika. Geofisika digunakan untuk mengetahui kondisi bawah permukaan bumi yang melibatkan pengukuran permukaan dari parameter fisika yang dimilki oleh batuan yang ada di bawah permukaan bumi. Metode fisika umumnya dibagi menjadi metode aktif dan pasif. Metode aktif adalah suatu metode yang dilakukan dengan membuat medan buatan kemudian mengukur resons yang dilakukan oleh bumi. Sedangkan metode pasif adalah suatu metode yang digunakan untuk mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi. Dalam hal ini medan buatan adalah suatu getaran atau gelombang yang dapat menimbulkan suatu respon seperti ledakan dinamit, dan pemberian arus listrik. Metode magnetic sendiri adalah salah satu metode pasif dimana prinsip kerjanya adalah bahwasanya Bumi memiliki medan magnetik yang disebut dengan geoaxial magnetic field. Metode ini digunakan dalam teknik geofisika yang berdasarkan anomaly geomagnetic yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas atau permeabilitas magnetic jebakan dari daerah magnetic di sekelilingnya. Pengukuran medan magnet bumi ini memiliki beberapa tujuan diantaranya untuk mengetahui lokasi deposit mineral, situs arkeologi, material di bawah tanah, atau objek dibawah permukaan laut seperti kapal selam atau kapal karam dan lain sebagainya. 1.2. a. b. c. d. e.

1.3. a. b. c. d. e.

Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dalam praktikum geomagnetik ini adalah sebagai berikut : Bagaimana menganalisa dan interpretasi data metode magnetic. Bagaimana cara mengetahui struktur bawah permukaan bumi dengan menggunakan metode magnetic Bagaimana mendapatkan anomali magnetik dan mengetahui persebaran anomali regional daerah pengukuran Bagaimana cara memisahkan antara anomali regional dengan anomali lokal Bagaimana menentukan target pengukuran menggunakan geomagnetik Tujuan Tujuan dilaksanakannya praktikum dengan menggunakan metode magnet ini adalah : Untuk menganalisa daerah mana yang memiliki kuat medan magnet Mahasiswa mampu menguasai software yang mendukung pengolahan data magnetik seperti Surfer, Magpick, dan Mag2dc Untuk model struktur bawah permukaan daerah penelitian dan menentukan nilai anomali magnetik daerah tersebut Memisahkan antara anomali regional dengan anomali lokal Untuk mencari target pengukuran

1.4. a. b. c. d. e.

Manfaat Adapun manfaat dari praktikum ini adalah : Dapat menggunakan alat yang berhubungan dengan metode magnetic Dapat mengolah data menggunakan software Surfer, Magpic, dan Mag2dc Dapat menginterpretasikan hasil yang didapat serta menjelaskan proses pengolahan data secara umum Dapat mengetahui model struktur bawah permukaan daerah penelitian dan menentukan nilai anomali magnetik daerah tersebut Dapat mencari target mengukuran dan dibuat modelnya

BAB II DASAR TEORI 2.1

Proton Precission Magnetometer (PPM) PPM) yang digunakan untuk mengukur nilai kuat medan magnetik total. Sebagai pendukung, peralatan lain yang digunakan dalam survei magnetik adalah GPS. GPS digunakan untuk mengukur posisi titik pengukuran meliputi bujur, lintang, ketinggian, dan waktu. Hasil dari pengukuran geomagnetik adalah berupa profil atau peta kontur magnetik. Pada umumnya peta anomali magnetik mempunyai pola yang kompleks. Berdasarkan hal tersebut maka interpretasi dalam metode magnetik relatif lebih sulit. Sebuah proton memiliki momentum sudut L dan momen magnetik M.

Gambar 2.1 Konsep PPM

Tingkat waktu merecharge momentum sudut samadengan torsi T. Jika the body memiliki momen magnetik, nilai torsi adalah : T=MxB sehingga dL/dt = M x B Untuk proton ada hubungan mendasar antara momentum sudut dan momen magnetic. Berikut adalah hubungan dari keduanya: M=eL/2mc sehingga dL/dt=LxeB/2mc Proton Precession Magnetometer adalah instrument geofisika yang digunakan untuk mengukur kekuatan medan magnet Bumi, pengukuran medan magnet Bumi ini bertujuan untuk mengetahui lokasi deposit mineral, situs arkeologi, material di bawah tanah, atau objek dibawah permukaan laut seperti kapal selam atau kapal karam dan lain sebagainya.

Prinsip kerja Proton Procession Magnetometer adalah dengan proton yang ada pada semua atom memintal atau berputar pada sumbu axis yang sejajar dengan medan magnet Bumi. Normalnya, proton cenderung untuk sejajar dengan medan magnet Bumi. Ketika subjek diinduksi medan magnet (dibuat sedemikian), maka proton dengan sendirinya akan menyesuaikan dengan medan yang baru. Dan ketika medan baru itu dihentikan maka proton akan kembali seperti semula yang sejajar dengan medan magnet Bumi. Saat terjadi perubahan kesejajaran, perputaran proton berpresesi, dan putarannya semakin melambat. Frekuensi pada saat presesi berbanding lurus dengan kuat medan magnet Bumi. Rasio Gyromagnetic proton adalah 0,042576 Hertz / nano Tesla. Sebagai contoh, pada area dengan kekuatan medan sebesar 57.780 nT maka frekuensi presesi menjadi 2460 Hz. Komponen sensor pada proton precession magnetometer adalah tabung silinder yang berisi cairan penuh atom hidrogen yang dikelilingi oleh lilitan kabel. Cairan yang digunakan umumnya terdiri dari air, kerosin, dan alkohol. Sensor tersebut dihubungkan dengan kabel ke unit yang berisi sebuah power supply, sebuah saklar elektronik, sebuah amplifier, dan sebuah pencatat frekuensi. Ketika saklar ditutup, arus DC mengalir dari baterai ke lilitan, kemudian memproduksi kuat medan magnet dalam silinder tersebut. Atom hidrogen (proton) yang berputar seperti dipol magnet, menjadi sejajar dengan arah medan (sepanjang sumbu silinder). Daya listrik kemudian memotong lilitan dengan membuka saklar. Karena medan magnet Bumi menghasilkan torsi (tenaga putaran) pada putaran atom hydrogen, maka atom hydrogen memulai presesi disekitar arah total medan Bumi. Presesi tersebut menunjukkan medan magnet dalam berbagai wktu (time-varying) yang mana menginduksi sedikit arus AC pada lilitan tersebut. Frekuensi pada arus AC memiliki persamaan dengan frekuensi presesi atom tersebut. Karena frekuensi presesi berbanding dengan kuat medan total dan karena konstanta perbandingan diketahui, maka kuat medan total dapat ditetapkan dengan akurat. 2.2

Pengambilan Data Geomagnetik Dalam penelitian PPM yang digunakan berjumlah dua buah, satu sebagai rover dan satunya sebagai base station. PPM dapat digunakan untuk mengukur medan magnet gradien maupun medan magnet total. Pengukuran medan magnet gradien dengan menggunakan dua buah sensor dan medan magnet total dengan menggunakan satu buah sensor. Beberapa peralatan bantu lainnya adalah: 1. Theodolit, untuk menentukan arah lintasan titik-titik pengukuran di lapangan. 2. Kompas geologi, untuk menentukan arah utara sensor PPM dan membantu menentukan posisi supaya urut. 3. GPS, untuk menentukan posisi lintang dan bujur serta ketinggian 4. Meteran, untuk mengukur jarak grid. Dan Jam, untuk waktu pengambilan 5. Catatan lapangan, untuk mencatat hari, tanggal, jam, kondisi Dalam melakukan akuisisi data magnetik yang pertama dilakukan adalah menentukan base station dan membuat station-station pengukuran (usahakan membentuk grid-grid).

Ukuran gridnya disesuaikan dengan luasnya lokasi pengukuran, kemudian dilakukan pengukuran medan magnet di station-station pengukuran di setiap lintasan, pada saat yang bersamaan pula dilakukan pengukuran variasi harian di base station. Data-data yang dicatat dalam survei geomagnetik antara lain : 1. Waktu : meliputi hari, tanggal, jam 2. Data geomagnetik : a). Medan total : minimal lima kali pengukuran pada tiap titik pengukuran untuk mengurangi gangguan lokal (noise) b). Medan vertikal : dua orientasi yaitu utara-selatan dan timur-barat dengan masingmasing minimal lima kali pengukuran pada setiap titik pengamatan c). Variasi harian d). Medan utama bumi (IGRF) 3. Posisi titik pengukuran 4. Kondisi cuaca dan topografi lapangan Pengumpulan data bergantung pada target dan kondisi lapangan. Pegukuran dengan target lokal biasanya dilakukan untuk daerah survei yang tidak terlalu luas, dengan spasi 50500 meter, sedang untuk target regional mencakup daerah yang lebih luas dengan spasi 1-5 km. Pengukuran di daerah gunung api, di puncak dan tubuh gunung dilakukan dengan spasi 0,5 km atau sekitar 25-30 menit perjalanan (kaki), sedangkan pada kaki gunung dan sekitarnya spasinya 1-2 km. Untuk target dengan daerah yang sempit dan topografi yang relatif datar saat dilakukan dengan spasi 50-100 m bergantung kepada hasil pengukuran yang diinginkan. Pengumpulan data dilakukan pada titik yang telah diplotkan grid-nya. Variasi harian dapat diukur dengan menggunakan Base Statio PPM. Pada prinsipnya, survei metode magnetik harus menggunakan 2 buah PPM yang berfungsi sebagai base dan rover. Base station untuk mengukur variasi harian yang akan dikoreksikan terhadap data yang terbaca di rover. Bila menggunakan 2 buah PPM, maka satu PPM dengan dipasang di tempat yang sama selama pengukuran yang berlaku sebagai base station dan dioperasikan secara otomatis merekam data medan magnet dengan selang waktu selama dua menit. Tujuan dari pemasangan base station ini adalah untuk mendapatkan data variasi harian. Namun demikian, karena keterbatasan alat dan alasan nilai variasi harian yang cukup kecil, seringkali survei metode magnetik dilakukan hanya dengan 1 PPM, yang diperlukan sebagai rover Untuk mendapatkan koreksi variasi harian, maka pengambilan data dilakukan secara looping, dan nilai variasi harian seakan-akan seperti drift pada survei metode gravitasi.

2.3

Pengolahan Data Geomagnetik Jika dua kutub magnet m1 dan m2 dipisahkan pada jarak r, besarnya gaya magnet yang timbul di antara keduanya diberikan oleh persamaan berikut :

Kuat medan magnet H didefinisikan sebagai gaya magnet per satuan kuat kutub magnet. Kuat medan magnet pada suatu titik yang berada pada jarak r dari kutub magnet m dapat dinyatakan sebagai :

Jika suatu bahan magnetik ditempatkan dalam medan magnetik H, bahan tersebut akan termagnetisasi. Intensitas magnetisasi (M) berkaitan dengan kuat medan magnetik melalui konstansta kesebandingan ks , yang dikenal sebagai suseptibilitas magnetik. Hubungan intensitas magnetisasi dengan suseptibilitas magnetik diungkapkan dalam : M = kH Berdasarkan respon suatu bahan terhadap medan magnetik luar, bahan magnetik dapat dikelompokkan ke dalam tiga jenis : 1. Diamagnetik, bahan diamagnetik mempunyai nilai suseptibilitas magnetik yang kecil. Bahan diamagnetik memiliki arah magnetisasi yang berlawanan dengan arah medan magnetik luar sehingga bahan diamagnetik mempunyai nilai suseptibilitas magnetik negatif. Suseptibilitas magnetik bahan diamagnetik tidak bergantung pada temperatur. Contoh mineral yang termasuk diamagnetik adalah bismuth, grafit, gipsum, marmer, kuarsa. 2. Paramagnetik, bahan paramagnetik memiliki nilasi suseptibilitas magnetik yang kecil dan positif. Arah magnetisasi dari bahan paramagnetik sama dengan dengan arah medan magnetik luar sehingga memiliki suseptibilitas magnetik positif. Nilai suseptibilitas magnetik bahan paramagnetik bergantung pada temperatur. 3. Ferromagnetik (termasuk ferrimagnetik, antiferromagnetik) Bahan ferromagnetik memiliki nilai suseptibilitas magnetik positif dan besar. Seperti halnya bahan paramagnetik, sifat kemagnetan bahan ferromagnetik dipengaruhi oleh temperatur. Contoh mineral yang termasuk diamagnetik adalah besi, nikel, kobalt. 2.4

Medan Magnet Bumi Berdasarkan hasil pengamatan variasi medan magnet bumi ada 2 macam : 1. Variasi sekular merupakan variasi yang ditimbulkan oleh adanya perubahan internal bumi. Perubahannya bisa sangat lambat (orde puluhan sampai dengan ratusan) untuk dapat mempengaruhi hasil survei magnetik 2. Variasi diurnal (harian) merupakan variasi yang ditimbulkan secara dominan oleh gangguan matahari. Radiasi ultraviolet matahari menimbulkan ionisasi lapisan ionosfir, yang

menyebabkan adanya elektron-elektron yang terlempar dari matahari akan menimbulkan fluktuasi arus sebagai sumber medan magnet. Berikut ini merupakan gambaran dari medan magnetik yang ada pada bumi.

Gambar 2.2 Medan geoaxial magnetik pada bumi

Sifat perubahan harian ini acak, tetapi secara periodik rata-rata selama 24 jam. Variasi lain adalah “badai magnetik”. Sumber penyebabnya sama yaitu akibat aktivitas matahari. Perubahannya sangat cepat sehingga mengaburkan pengamatan. Medan magnet bumi terdiri dari tiga bagian, yaitu: 1.Medan Magnetik Utama Medan magnetik utama ini tidak konstan dalam waktu dan berubah relatif lamban dan asal perubahan dari perubahan internal dalam bumi, yang dapat dihubungkan dengan perubahan arus konveksi dalam inti, perubahan inti mantel, perubahan dalam laju perputaran bumi. 2. Medan Luar Merupakan bagian kecil medan utama, yaitu sisa 1% medan magnetik bumi, berasal dari luar bumi yang berhubungan dengan arus listrik yang mengalir dalam lapisan terionisasi atmosfir luar. Perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat daripada medan permanen. 3. Anomali Magnetik Lokal Dekat permukaan kerak bumi merupakan penyebab perubahan dalam medan utama yang biasanya jauh lebih kecil dari medan utama, relatif konstan dalam waktu dan tempat. Perubahan ini dapat dihubungkan dengan perubahan kandungan mineral magnetik dalam batu-batuan dekat permukaan. Kadang-kadang anomali ini cukup besar sehingga besar medan menjadi dua kali lipat dibanding medan utama dangkal. Pada umumnya anomali ini tidak menyebar kedaerah luas karena sumbernya tidak terletak terlalu dalam.

Berdasarkan sifat medan magnet bumi dan sifat kemagnetan bahan pembentuk batuan, maka bentuk medan magnetik yang timbulkan oleh benda menyebabnya tergantung pada : - Inklinasi medan medan magnet bumi sekitar anomali. - Geometri benda anomali. - Kecenderungan arah dipol magnet di dalam anomali. - Orientasi arah dipol magnet terhadap arah medan bumi 2.5

Koreksi Data Anomali Magnetik Ada beberapa cara yang dilakukan untuk mendapatkan hasil anomali magnetik. Cara yang dilakukan adalah dengan melakukan koreksi terhadap nilai intensitas magnet (H) yang didapatkan saat di lapangan. Cara yang digunakan adalah sebagai berikut ini. 2.5.1 Koreksi Diurnal ( Koreksi Harian Koreksi diurnal (harian) dilakukan pada masing-masing titik pengukuran berdasarkan masing-masing line. Rumus yang digunakan pada koreksi diurnal adalah sebagai berikut : Hd =

x (H base 2 – H base 1)

Contoh perhitungan koreksi diurnal adalah sebagai berikut pada line 1 dan titik 1 pengukuran : Dik : t base 1 = 09.00 t line 1 = 09.01 selisih waktu t line 1 – t base 1 = 1 menit = 60 sekon t base 2 = 09.12 selisih waktu t base 2 – t base 1 = 12 menit = 720 sekon H base 2 = 20021,7 nT H base 1 = 17578,4 nT Dit : Hd ? Jawab : x (H base 2 – H base 1)

Hd = Hd =

x (20021,7 – 17578,4)

Hd = 203,6083333 nT

2.5.2 Perhitungan Anomali Magnetik Setelah melakukan koreksi harian dan koreksi IGRF maka setelah itu dilakukan perhitungan nilai anomali magnet pada setiap titik pengukuran. Rumus yang digunakan yaitu sebagai berikut. ∆H = Hp – Higrf – Hd Namun, untuk kasus pengukuran dengan menggunakan alat PPM (Proton Precission Magnetometer) Higrf sudah terkoreksi dengan alat yang digunakan sehingga perhitungan yang dilakukan untuk mendapatkan nilai anomali magentiknya sudah tidak melakukan pengurangan terhadap Higrf berdasarkan lokasi pengukuran atau regional setempat. Berikut ini merupakan rumusan yang digunakan. ∆H = Hp – Higrf – Hd Contoh perhitungan anomali magnet pada line 1 di titik pengukuran 1 yaitu sebagai berikut : Dik : Hp = 18543,2 nT Hd = 203,6083333 nT Dit :

∆H ?

Jawab : ∆H = Hp – Hd ∆H = 18543,2 – 203,6083333 ∆H= 18399,592 nT 2.5.3 Koreksi IGRF Koreksi IGRF dilakukan dengan cara menghitung nilai medan magnet titik pengukuran berdasarkan nilai yang sudah tertera pada IGRF (International Geomagnetic Reference Field). Pada praktikum ini langkah awal sebelum menentukan nilai medan magnet IGRF adalah mengubah koordinat UTM ke bentuk longitude dan latitude. Hal itu dikarenakan untuk menentukan nilai IGRF harus memasukkan koordinat dalam bentuk longitude dan latitude, sedangkan dari data yang di ambil koordinat posisi pengukuran dalam bentuk UTM. Cara yang digunakan untuk mengubah koordinat dari UTM pada lembar datasheet menjadi latitude dan longitude adalah dengan melakukan converting secara online pada website http://www.engineeringtoolbox.com/utm-latitude-longitude-d_1370.html. Berikut ini merupakan gambaran penampakan dari website yang digunakan untuk converting data.

Gambar 2.3 Website converting dari UTM ke latitude dan longitude

Setelah mendapatkan koordinat dalam bentuk latitude dan longitude maka memasukkan koordinat tersebut secara online pada website http://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/#igrfwmm . Perhitungan Higrf akan dilakukan secara otomatis oleh website yang tersedia, mengingat Higrf setiap bulan berubah maka digunakan waktu terakhir atau waktu paling baru pada kolom yang tersedia. Berikut ini merupakan salah satu contoh website yang digunakan dalam menentukan nilai IGRF yang sesuai dengan lokasi pengukuran geomagnetik.

Gambar 2. 4 Website Perhitungan Higrf

2.6

Suseptibilitas Pipa Besi Pipa yang kami temukan pada daerah tenggara wilayah pengukuran merupakan pipa yang terbuat dari material besi. Pipa besi merupakan gabungan antara beberapa macam unsur-unsur kimia yang 98% nya merupakan unsur Ferum (Fe) atau besi, dan selebihnya merupakan unsur Karbon (C) dan unsur Oksigen (O). Adapun menurut sumber yang kami dapatkan dari Wightman, W.E (2003) besar nilai suskeptibilitas besi berada pada range 10 – 1000 SI (tak berdimensi) sesuai pada grafik berikut:

Gambar 2.5 Range...