Metode Geofisika Eksplorasi (Airborne Magnetik)

TEORI

1.1 Sejarah dan Perkembangan

Sejarah perkembangan Metode Magnetik telah dikenal sekitar 400 tahun yang lalu. Orang yang pertama kali melakukan penelitian magnetisasi bumi secara ilmiah adalah Sir William Gilbert (1540 – 1603). Gilbert adalah orang yang pertama kali melihat bahwa medan magnet bumi ekivalen dengan arah utara – selatan sumbu rotasi bumi. Penemuan Gilbert kemudian diperdalam oleh Van Wrede (1843) untuk melokalisir endapan bijih besi dengan mengukur variasi magnet di permukaan bumi. Hasil penelitiannya kemudian dibukukan oleh Thalen (1879) dengan judul :” The Examination Of Iron Ore Deposite By Magnetic Measurement” yang kemudian menjadi pionir bagi pengukuran magnetisasi bumi (Geomagnet).

Metode magnet adalah salah satu metode geofisika yang digunakan untuk menyelidiki kondisi permukaan bumi dengan memanfaatkan sifat kemagnetan batuan yang diidentifikasikan oleh kerentanan magnet batuan. Metode ini didasarkan pada pengukuran variasi intensitas magnetik di permukaan bumi yang disebabkan adanya variasi distribusi (anomali) benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Variasi intensitas medan magnetik yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetik dibawah permukaan, kemudian dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin teramati. Pengukuran intensitas medan magnetik dapat dilakukan di darat, laut maupun udara. Susceptibilitas magnet batuan adalah harga magnet suatu batuan terhadap pengaruh magnet, yang pada umumnya erat kaitannya dengan kandungan mineral dan oksida besi. Semakin besar kandungan mineral magnetit di dalam batuan, akan semakin besar harga susceptibilitasnya.

Metoda ini sangat cocok untuk pendugaan struktur geologi bawah permukaan dengan tidak mengabaikan faktor kontrol adanya kenampakan geologi di permukaan dan kegiatan gunungapi. Metode magnetik sering digunakan dalam eksplorasi minyak bumi, panas bumi, dan batuan mineral serta bisa diterapkan pada pencarian prospeksi benda-benda arkeologi.

1.2 Metode Geomagnetik

Salah satu metode yang banyak digunakan dalam prospeksi geofisika adalah metode elektromagnetik. Metode elektromagnetik ini biasanya digunakan untuk eksplorasi benda-benda konduktif. Perubahan komponen-komponen medan akibat variasi konduktivitas dimanfaatkan untuk menentukan struktur bawah permukaan. Medan elektromagnetik yang digunakan dapat diperoleh dengan sengaja, seperti dengan membangkitkan medan elektromagnetik di sekitar daerah observasi, pengukuran semacam ini disebut teknik pengukuran aktif. Contoh metode ini adalah Turam elektromagnetik. Metode ini kurang praktis dan daerah observasi dibatasi oleh besarnya sumber yang dibuat. Teknik pengukuran lain adalah teknik pengukuran pasif, yaitu dengan memanfaatkan medan elektromagnetik yang berasal dari sumber yang tidak secara sengaja dibangkitkan di sekitar daerah pengamatan. Gelombang elektromagnetik seperti ini berasal dari alam dan dari pemancar frekuensi rendah (15-30 Khz) yang digunakan untuk kepentingan navigasi kapal selam. Teknik ini lebih praktis dan mempunyai jangkauan daerah pengamatan yang luas.

Metode Geomagnet adalah salah satu metoda di geofisika yang memanfaatkan sifat kemagnetan bumi. Menggunakan metoda ini diperoleh kontur yang menggambarkan distribusi susceptibility batuan di bawah permukaan pada arah horizontal. Dari nilai susceptibility selanjutnya dapat dilokalisir / dipisahkan batuan yang mengandung sifat kemagnetan dan yang tidak.  Mengingat survey ini hanya bagus untuk pemodelan kearah horizontal, maka untuk mengetahui informasi kedalamannya diperlukan metoda Resistivity 2D. Jadi, survey geomagnet diterapkan untuk daerah yang luas, dengan tujuan untuk mencari daerah prospek. Setelah diperoleh daerah yang prospek selanjutnya dilakukan survey Resistivity 2D.

Medan dalam ilmu geofisika terdiri dari 2 :

- Medan alami adalah misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasibumi, medan magnet

bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi radiokativitas bumi.

- Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman

sinyal radar dan lain sebagainya.

· Medan Magnet Bumi

Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis atau disebut juga elemen medan magnet

bumi, yang dapat diukur yaitu meliputi arah dan intensitas kemagnetannya. Parameter fisis tersebut

meliputi :

- Deklinasi (D), yaitu sudut antara utara magnetik dengan komponen horizontal  yang dihitung dari

utara menuju timur

- Inklinasi(I), yaitu sudut antara medan magnetik total dengan bidang horizontal yang dihitung dari

bidang horizontal menuju bidang vertikal ke bawah.

- Intensitas Horizontal (H), yaitu besar dari medan magnetik total pada bidang horizontal.

- Medan magnetik total (F), yaitu besar dari vektor medan magnetik total.

Medan magnet utama bumi berubah terhadap waktu. Untuk menyeragamkan nilai-nilai medan utama magnet bumi, dibuat standar nilai yang disebut International Geomagnetics Reference Field (IGRF) yang diperbaharui setiap 5 tahun sekali. Nilai-nilai IGRF tersebut diperoleh dari hasil pengukuran rata-rata pada daerah luasan sekitar 1 juta km2 yang dilakukan dalam waktu satu tahun. Medan magnet bumi terdiri dari 3 bagian :

1. Medan magnet utama (main field) Medan magnet utama dapat didefinisikan sebagai medan rata - rata hasil pengukuran dalam jangka waktu yang cukup lama mencakup daerah dengan luas lebih dari 106 km2.

2. Medan magnet luar (external field) Pengaruh medan magnet luar berasal dari pengaruh luar bumi yang merupakan hasil ionisasi di atmosfer yang ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari. Karena sumber medan luar ini berhubungan dengan arus listrik yang mengalir dalam lapisan terionisasi di atmosfer, maka perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat.

3. Medan magnet anomali Medan magnet anomali sering juga disebut medan magnet lokal (crustal field). Medan magnet ini dihasilkan oleh  batuan yang mengandung mineral bermagnet seperti magnetite (), titanomagnetite () dan lain-lain yang berada di  kerak bumi.

Dalam survei dengan metode magnetik yang menjadi target dari pengukuran adalah variasi medan magnetik yang terukur di permukaan (anomali magnetik). Secara garis besar anomali medan magnetik disebabkan oleh medan magnetik remanen dan medan magnetik induksi. Medan magnet remanen mempunyai peranan yang besar terhadap magnetisasi batuan yaitu pada besar dan arah medan magnetiknya serta berkaitan dengan peristiwa kemagnetan sebelumnya sehingga sangat rumit untuk diamati. Anomali yang diperoleh dari survei merupakan hasil gabungan medan magnetik remanen dan induksi, bila arah medan magnet remanen sama dengan arah medan magnet induksi maka anomalinya bertambah besar. Demikian pula sebaliknya. Dalam survei magnetik, efek medan remanen akan diabaikan apabila anomali medan magnetik kurang dari 25 % medan magnet utama bumi (Telford, 1976),

· Pengaksesan Data IGRF

IGRF singkatan dati The International Geomagnetic Reference Field. Merupakan medan acuan geomagnetik intenasional. Pada dasarnya nilai IGRF merupakan nilai kuat medan magnetik utama bumi (H0). Nilai IGRF termasuk nilai yang ikut terukur pada saat kita melakukan pengukuran medan magnetik di permukaan bumi, yang merupakan komponen paling besar dalam survei geomagnetik, sehingga perlu dilakukan koreksi untuk menghilangkannya. Koreksi nilai IGRF terhadap data medan magnetik hasil pengukuran dilakukan karena nilai yang menjadi terget survei magnetik adalan anomali medan magnetik (ΔHr0).

Nilai IGRF yang diperoleh dikoreksikan terhadap data kuat medan magnetik total dari hasil pengukuran di setiap stasiun atau titik lokasi pengukuran. Meskipun nilai IGRF tidak menjadi target survei, namun nilai ini bersama-sama dengan nilai sudut inklinasi dan sudut deklinasi sangat diperlukan pada saat memasukkan pemodelan dan interpretasi.

1.3 Kelebihan dan Kekurangan Metode Geomagnet

· Kelebihan

Kelebihan metode magnetik dibanding metode yang lain:

a. Metode ini sensitif terhadap perubahan vertical, umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral ferromagnetic, struktur geologi.Umumnya tubuh intrusi, urat hydrothermal kaya akan mineral ferromagnetic(Fe3O4, Fe2O3) yang memberi kontras pada batuan sekelilingnya.

b. Mineral-mineral ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi mendekati temperatur Curie oleh karena itu efektif digunakan untuk mempelajari daerah yang dicurigai mempunyai potansi Geothermal

c. Data acquitsition dan data proceding dilakukan tidak serumit metoda gaya berat. Penggunaan filter matematis umum dilakukan untuk memisahkan anomaly berdasarkan panjang gelombang maupun kedalaman sumber anomaly magnetic yang ingin diselidiki.

·  Kekurangan

Metode ini sangat sensitif dengan medan magnet dari luar yang akan memperbesar nilai pendeteksian sehingga pengukuran menjadi tidak akurat dan membutuhkan daya yang besar.

1.4 Alat atau Instrument

Dalam melakukan pengukuran geomagnetik, peralatan paling utama yang digunakan adalah magnetometer. Peralatan ini digunakan untuk mengukur kuat medan magnetik di lokasi survei. Salah satu jenisnya adalah Proton Precission Magnetometer (PPM) yang digunakan untuk mengukur nilai kuat medan magnetik total. Peralatan lain yang bersifat pendukung di dalam survei magnetik adalah Global Positioning System (GPS). Peralatan ini digunakan untuk mengukur posisi titik pengukuran yang meliputi bujur, lintang, ketinggian, dan waktu. GPS ini dalam penentuan posisi suatu titik lokasi menggunakan bantuan satelit. Penggunaan sinyal satelit karena sinyal satelit menjangkau daerah yang sangat luas dan tidak terganggu oleh gunung, bukit, lembah dan jurang.

Beberapa peralatan penunjang lain yang sering digunakan di dalam survei magnetik, antara lain (Sehan, 2001).

-Kompas geologi, untuk mengetahui arah utara dan selatan dari medan magnet bumi.

-Peta topografi, untuk menentukan rute perjalanan dan letak titik pengukuran pada saat survei magnetik di lokasi.

-Sarana transportasi.

-Buku kerja, untuk mencatat data-data selama pengambilan data.

-PC atau laptop dengan software seperti Surfer, Matlab, Mag2DC, dan lain-lain.

1.5 Cara Pengambilan Data

Pengukuran data medan magnetik di lapangan dilakukan menggunakan peralatan PPM, yang merupakan portable magnetometer. Data yang dicatat selama proses pengukuran adalah hari, tanggal, waktu, kuat medan magnetik, kondisi cuaca dan lingkungan.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.

1.6 Pengolahan Data dan Software

Untuk memperoleh nilai anomali medan magnetik yang diinginkan, maka dilakukan koreksi terhadap data medan magnetik total hasil pengukuran pada setiap titik lokasi atau stasiun pengukuran, yang mencakup koreksi harian, IGRF dan topografi.

·  Koreksi Harian

Koreksi harian (diurnal correction) merupakan penyimpangan nilai medan magnetik bumi akibat adanya perbedaan waktu dan efek radiasi matahari dalam satu hari. Waktu yang dimaksudkan harus mengacu atau sesuai dengan waktu pengukuran data medan magnetik di setiap titik lokasi (stasiun pengukuran) yang akan dikoreksi. Apabila nilai variasi harian negatif, maka koreksi harian dilakukan dengan cara menambahkan nilai variasi harian yang terekan pada waktu tertentu terhadap data medan magnetik yang akan dikoreksi. Sebaliknya apabila variasi harian bernilai positif, maka koreksinya dilakukan dengan cara mengurangkan nilai variasi harian yang terekan pada waktu tertentu terhadap data medan magnetik yang akan dikoreksi, datap dituliskan dalam persamaan :

ΔH = Htotal ± ΔH harian

· Koreksi IGRF

Data hasil pengukuran medan magnetik pada dasarnya adalah konstribusi dari tiga komponen dasar, yaitu medan magnetik utama bumi, medan magnetik luar dan medan anomali. Nilai medan magnetik utama tidak lain adalah niali IGRF. Jika nilai medan magnetik utama dihilangkan dengan koreksi harian, maka kontribusi medan magnetik utama dihilangkan dengan koreksi IGRF. Koreksi IGRFdapat dilakukan dengan cara mengurangkan nilai IGRF terhadap nilai medan magnetik total yang telah terkoreksi harian pada setiap titik pengukuran pada posisi geografis yang sesuai. Persamaan koreksinya (setelah dikoreksi harian) dapat dituliskan sebagai berikut :

ΔH = Htotal ± ΔHharian ± H0

Dimana H0 = IGRF

· Koreksi Topografi

Koreksi topografi dilakukan jika pengaruh topografi dalam survei megnetik sangat kuat. Koreksi topografi dalam survei geomagnetik tidak mempunyai aturan yang jelas. Salah satu metode untuk menentukan nilai koreksinya adalah dengan membangun suatu model topografi menggunakan pemodelan beberapa prisma segiempat (Suryanto, 1988). Ketika melakukan pemodelan, nilai suseptibilitas magnetik (k) batuan topografi harus diketahui, sehingga model topografi yang dibuat, menghasilkan nilai anomali medan magnetik (ΔHtop) sesuai dengan fakta. Selanjutnya persamaan koreksinya (setelah dilakukan koreski harian dan IGRF) dapat dituliskan sebagai :

ΔH = Htotal ± ΔHharian – H0 – Δhtop

Setelah semua koreksi dikenakan pada data-data medan magnetik yang terukur dilapangan, maka diperoleh data anomali medan magnetik total di topogafi. Untuk mengetahui pola anomali yang diperoleh, yang akan digunakan sebagai dasar dalam pendugaan model struktur geologi bawah permukaan yang mungkin, maka data anomali harus disajikan dalam bentuk peta kontur. Peta kontur terdiri dari garis-garis kontur yang menghubungkan titik-titik yang memiliki nilai anomali sama, yang diukur dar suatu bidang pembanding tertentu.

·  Reduksi ke Bidang Data

Untuk mempermudah proses pengolahan dan interpretasi data magnetik, maka data anomali medan magnetik total yang masih tersebar di topografi harus direduksi atau dibawa ke bidang datar. Proses transformasi ini mutlak dilakukan, karena proses pengolahan data berikutnya mensyaratkan input anomali medan magnetik yang terdistribusi pada biang datar. Beberapa teknik untuk mentransformasi data anomali medan magnetik ke bidang datar, antara lain : teknik sumber ekivalen (equivalent source), lapisan ekivalen (equivalent layer) dan pendekatan deret Taylor (Taylor series approximaion), dimana setiap teknik mempunyai kelebihan dan kekurangan (Blakely, 1995).

· Pengangkatan ke Atas

Pengangkatan ke atas atau upward continuation merupakan proses transformasi data medan potensial dari suatu bidang datar ke bidang datar lainnya yang lebih tinggi. Pada pengolahan data geomagnetik, proses ini dapat berfungsi sebagai filter tapis rendah, yaitu unutk menghilangkan suatu mereduksi efek magnetik lokal yang berasal dari berbagai sumber benda magnetik yang tersebar di permukaan topografi yang tidak terkait dengan survei. Proses pengangkatan tidak boleh terlalu tinggi, karena ini dapat mereduksi anomali magnetik lokal yang bersumber dari benda magnetik atau struktur geologi yang menjadi target survei magnetik ini.

· Koreksi Efek Regional

Dalam banyak kasus, data anomali medan magnetik yang menjadi target survei selalu bersuperposisi atau bercampur dengan anomali magnetik lain yang berasal dari sumber yang sangat dalam dan luas di bawah permukaan bumi. Anomali magnetik ini disebut sebagai anomali magnetik regional (Breiner, 1973). Untuk menginterpretasi anomali medan magnetik yang menjadi target survei, maka dilakukan koreksi efek regional, yang bertujuan untuk menghilangkan efek anomali magnetik regioanl dari data anomali medan magnetik hasil pengukuran.

Salah satu metode yang dapat digunakan  untuk memperoleh anomali regional adalah pengangakatan ke atas hingga pada ketinggian-ketinggian tertentu, dimana peta kontur anomali yang dihasilkan sudah cenderung tetap dan tidak mengalami perubahan pola lagi ketika dilakukan pengangkatan yang lebih tinggi.

Hasil pengukuran lapangan dikoreksi dengan data medan magnetic utama bumi IGRF (International Geomagnetik Reference Field) dimana dilakukan pengukuran, dengan rumus :

( T obs – T IGRF )

Setelah data lapangan dikoreksikan dengan data medan magnetic utama bumi, selanjutnya dikoreksikan dengan data variasi magnetic harian. Untuk mendapatkan nilai koreksi variasi harian ( TVH ) ini, dibuat grafik koreksi harian terhadap waktu. Pada grafik tersebut tentukan suatu garis base level yang ditentukan dari harga rata-rata nilai tertinggi dan terendah koreksi harian, dengan rumusan :

TVH = hasil pengukuran koreksi harian + base level (jika hasil

pengukuran terletak di bawah base level).

TVH = hasil pengukuran koreksi harian - base level (jika hasil

pengukuran terletak di atas base level).

Setelah harga DT diperoleh, langkah selanjutnya adalah pemisahan DT tersebut menjadi Regional, Residual, dan Noise. 

DT = Tobs -TIGRF -TVH

DT obs DT IDRF DTV H DT

Metode pemisahan yang digunakan di sini adalah Moving Average dengan data DT yang diperoleh sebagai input dan regional sebagai output. Langkah pengerjaannya adalah sebagai berikut :

1. Dibuat grafik DT terhadap stasiun, kemudian grafik tersebut dibagi dalam suatu grid tertentu dengan jumlah grid = 2n jumlah stasiun pengukuran dan lebar grid, Dx = jumlah stasiun/jumlah grid. Olah nilai perpotongan grafik DT dengan grid tersebut dengan software tertentu (dalam pengolahan data ini digunakan software Numeri), software ini merupakan program Transformasi Fourier, yang kemudian akan dihasilkan nilai frekuensi (f) dan amplitudo (A). Kemudian buat grafik ln A terhadap ,tentukan nilai k, yang didapat dari perubahan grafik yang signifikan atau dengan menarik garis interpolasi yang mewakili data. Setelah nilai k didapat, langkah selanjutnya adalah menentukan jumlah window, yang akan digunakan untuk moving average.

2. Membuat kontur peta anomaly magnetik. Namun sebelumnya kita harus mengeplot posisi(koordinat) stasiun pengambilan data, untuk melihat pola sebaran stasiun dan juga outlier posisi. Apabila ada outlier posisi, maka kita akan membuangnya karena akan mempengaruhi penggambaran kontur.

3. Dari peta kontur anomali magnetik yang kita buat, selanjutnya kita dapat menentukan/menarik penampang kontur untuk melakukan pemodelan struktur bawah permukaan. Penarikan penampang harus memperhatikan sebaran data yang reliable dan sebaiknya tegak lurus struktur yang ada, sehingga akan memudahkan dalam interpretasi model.

4. Data Penampang yang kita buat (anomali vs jarak) kemudian digunakan sebagai input software pemodelan magnetic (GravMag). Penjelasan dalam fisika, gayaberat merupakan parameter dasar untuk menentukan besaran-besaran. Tetapan gayaberat G adalah masalah yang mendasar bagi fisikawan. Data gayaberatdipergunakan secara intensif oleh dua disiplin ilmu kebumian, yaitu geodesi dan geofisika. Dalam Sistem Internasional (SI), besaran Newton (N) ialah: 1N = 1 m kg det-2. Jadi 1N adalah gaya dengan percepatan 1m det-2 yang diperlukan untuk menggerakkan masa seberat 1kg. Percepatan gayaberat bumi dapat dirumuskan sebagai:

g = GM R2 (3)

M adalah masa bumi, R ialah jari-jari bumi, sehingga M dapat diketahui.Untuk mengetahui rapatmasa rata-rata ρm bumi diturunkan rumus sebagai berikut:

M = 4 3πR3ρm (4)

1.7 Hasil Interpretasi

Secara umum interpretasi data geomagnetik terbagi menjadi dua, yaitu interpretasi kualitatif dan kuantitatif. Interpretasi kualitatif didasarkan pada pola kontur anomali medan magnetik yang bersumber dari distribusi benda-benda termagnetisasi atau struktur geologi bawah permukaan bumi. Selanjutnya pola anomali medan magnetik yang dihasilkan ditafsirkan berdasarkan informasi geologi setempat dalam bentuk distribusi benda magnetik atau struktur geologi, yang dijadikan dasar pendugaan terhadap keadaan geologi yang sebenarnya.

Interpretasi kuantitatif bertujuan untuk menentukan bentuk atau model dan kedalaman benda anomali atau strukutr geologi melalui pemodelan matematis. Untuk melakukan interpretasi kuantitatif, ada beberapa cara dimana antara satu dengan lainnya mungkin berbeda, tergantung dari bentuk anomali yang diperoleh, sasaran yang dicapai dan ketelitian hasil pengukuran.

Konsep dasar metode geolistrik ini merupakan metoda aktif dengan mengalirkan arus listrik kedalam lapisan bumi melalui elektroda arus. Sedangkan potensialnya diukur melaui 2 elektroda atau lebih. Susunan posisi elektroda arusnya dan potensial nya disebut sebagai konfigurasi elektroda, hasil perbandingan nilai potensial pengukuran dan besar injeksi arus, nilai faktor geometri dari susunan konfigurasi elektroda yang digunakan menentukan nilai tahanan jenis batuan dibawah titik pengukuran, nilai resistivitas inilah yang akan dijadikan sebagai data untuk menginterprentasi batuan berdasar sifat kelistrikannya.

Untuk pengolahan datanya metode ini menghasilkan nilai faktor konfigurasi ,beda potensial dan arus. Seluruh data ini akan menjadi bahan untuk menentukan besar nilai resistivitas terukur untuk setiap titik pengukuran, beasr dari nilai resistivitas terukur (semu) ditentukan menggunakan persamaan untuk setiap jenis konfigurasi pengukuran di atas. Penentuan harga resistivitas sesungguhnya bisa dilakukan baik secara manual atau secara komputatif, secara manual dapat dilakukan dengan metode pencocokan kurva (curve matching). Metode permodelan dengan bantuan komputer saat ini telah banyak dilakukan karena relatif lebih praktis dilakukan dengan menggunakan software yang telah beredar banyak saat ini. Data pengukuran ini menjadi input bagi software tersebut dan melalui tahapan pengolahan yang telah di tentukan dapat di peroleh output yang di inginkan. Output dapat berbentuk 1 dimensi, 2 dimensi bahkan 3 dimensi tergantung dari pengukuran yang telah di lakukan. Aliran arus listrik di dalam batuan dan mineral dapat di golongkan menjadi tiga macam, yaitu konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik, dan konduksi secara dielektrik.

a. Konduksi secara elektronik Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik di alirkan dalam batuan atau mineral oleh elektron-elektron bebas tersebut. Aliran listrik ini juga di pengaruhi oleh sifat atau karakteristik masing-masing batuan yang di lewatinya. Salah satu sifat atau karakteristik batuan tersebut adalah resistivitas (tahanan jenis) yang menunjukkan kemampuan bahan tersebut untuk menghantarkan arus listrik. Semakin besar nilai resistivitas suatu bahan maka semakin sulit bahan tersebut menghantarkan arus listrik, begitu pula sebaliknya. Resistivitas memiliki pengertian yang berbeda dengan resistansi (hambatan), dimana resistansi tidak hanya bergantung pada bahan tetapi juga bergantung pada faktor geometri atau bentuk bahan tersebut, sedangkan resistivitas tidak bergantung pada faktor geometri. Jika di tinjau suatu silinder dengan panjang L, luas penampang A, dan resistansi R, maka dapat di rumuskan:

R = ρ A L

Dimana secara fisis rumus tersebut dapat di artikan jika panjang silinder konduktor (L) dinaikkan, maka resistansi akan meningkat, dan apabila diameter silinder konduktor diturunkan yang berarti luas penampang (A) berkurang maka resistansi juga meningkat. Di mana ρ adalah resistivitas (tahanan jenis) dalam Ωm. Sedangkan menurut hukum Ohm, resistivitasR dirumuskan :

R = I V

Sehingga didapatkan nilai resistivitas (ρ)

ρ =IL/VA

namun banyak orang lebih sering menggunakan sifat konduktivitas (σ) batuan yang merupakan kebalikan dari resistivitas (ρ) dengan satuan mhos/m.

Konduksi secara elektrolitik Sebagian besar batuan merupakan konduktor yang buruk dan memiliki resistivitas yang sangat tinggi. Namun pada kenyataannya batuan biasanya bersifat porus dan memiliki pori-pori yang terisi oleh fluida, terutama air. Akibatnya batuan-batuan tersebut menjadi konduktor elektrolitik, di mana konduksi arus listrik dibawa oleh ion-ion elektrolitik dalam air. Konduktivitas dan resistivitas batuan porus bergantung pada volume dan susunan pori-porinya. Konduktivitas akan semakin besar jika kandungan air dalam batuan bertambah banyak, dan sebaliknya resistivitas akan semakin besar jika kandungan air dalam batuan berkurang. Menurut rumus Archie: 

ρ e = aφ −m s −n ρ w

dimana ρ e adalah resistivitas batuan, φ adalah porositas, S adalah fraksi pori-pori yang berisi air, dan ρ w adalah resistivitas air. Sedangkan a, m, dan n adalah konstanta. m disebut juga faktor sementasi. Untuk nilai n yang sama, schlumberger menyarankan n = 2. (NN, 1996: 8).

· Konduksi secara dielektrik

Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik, artinya batuan atau mineral tersebut mempunyai elektron bebas sedikit, bahkan tidak sama sekali. Elektron dalam batuan berpindah dan berkumpul terpisah dalam inti karena adanya pengaruh medan listrik di luar, sehingga terjadi poliarisasi. Peristiwa ini tergantung pada konduksi dielektrik batuan yang bersangkutan, contoh : mika.

1.8 Meode Pengukuran Geomagnetik Darat, Laut dan Udara

Pengukuran medan magnet dapat dilakukan di darat, laut dan udara. Teknik pengukukuran berbeda untuk masing-masing tempat sesuai dengan maksud eksplorasinya.Pengukuran di darat selang antar titik ukur kecil beberapa meter sampai beberapa puluh meter dan daerah eksplorasi biasanya terbatas. Pengukuran di laut maupun di udara selang antar titik ukur lebih besar berkisar antara 0,25 mil sampai beberapa mil dan daerahnya lebih luas.

Pengukuran geomegnetik di darat

Biasanya untuk eksplorasi mineral juga untuk penelitian geologi tinjau. Selang antar titik ukur rapat (beberapa meter sampai beberapa puluh meter) Titik amat dan pengamat harus bebas dari gangguan magnetik (listrik, jembatan,barang  dari besi, jam tangan, pisau lipat dll). pengukuran dapat dilakukan dengan satu atau dua alat.

Penentuan titik pengamatan

Alat digunakan untuk mengukur mengukur variasi medan magnet di titik amat dan mengukur variasi harian di base station.Penempatan base station sebaiknya mempertimbangkan sehingga pembacaan dapat diulang dalam selang waktu maksimal 2 jam sehingga diperoleh data anomali magnetik serta dapat dibuat kurva variasi harian. Satu alat diletakkan di base station untuk mengukur variasi harian. Satu alat lainnya dilakukan untuk melakukan pengukuran di lapangan. Sehingga diperoleh data anomali magnetik serta dapat dibuat kurva variasi harian. Pada akhir survey tiap hari pembacaan harus dilakukan kembali di titik base station dengan tujuan mengetahui perbedaan pembacaan. Pengukuran geomagnetik di darat dilakukan dengan menggunakan magnetometer jenis medan magnet vertikal dan medan magnet total, adapun medan magnet horisontal jarang dilakukan.

Metode geomagnetik di udara

Biasanya dilakukan dengan tujuan penelitian ilmaih dan geologi tinjau (rekonesen) Yang terukur medan magnet total. Alat memiliki sensitivitas magnetometer besar (1-5 gamma) lebih sensitif daripada magnetometer darat. Alat digantung pada pesawat (lintasan dan ketinggian tergantung pada tujuan survey), data terekam secara otomatis pada kertas rekam Pencatatan variasi harian diletakkan di darat (untuk mengetahui adanya badai magnetik) variasi harian tidak didasarkan di darat, karena variasi harian berbeda untuk lintasan yang jauh. Lintasan pengukuran memotong dilakukan untuk koreksi pembacaan.Penentuan lokasi dilakukan dengan pemotretan udara, bantuan radar, signal radio dll. Daearh datar tidak ada gangguan magnetik yang menonjol.

Metode geomagnetik di udara

Keuntungannya adalah luas daerah yang besar serta dilakukan dengan cepat ntuk pekerjaan eksplorasi mineral lokasi yang kecil biaya survey lebih besar tidak ekonomis. Anomali yang diharapkan pada eksplorasi mineral lebih dangkal.

Meode geomagnetik laut

Biasanya dilakukan bersama dengan survey geofisika lainnya seperti gaya berat dan seismik. proton magnetometer dengan sensor ditarik dibelakang kapal sejauh 200-400 meter, terendam sedalam 15-20 meter. pencatatn terekam secara otomotis.Biasanya dilakukan untuk mendapatkan data geologi bawah laut secara global.

1.9 Survey Geofisika Airborne Magnetik

Survey geofisik airbone dengan metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnetik di permukaan Bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi benda termagnetisasi di bawah permukaan Bumi (suseptibilitas). Variasi yang terukur (anomali) berada dalam latar belakang medan yang relatif besar. Variasi intensitas medan magnetik yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetik di bawah permukaan, yang kemudian dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin. Pada dasarnya nilai magnet yang diperoleh pada suatu titik yang sama dengan perbedaan selang waktu akan diperoleh nilai yang berbeda, hal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: kelembaban udara, magnet yang diterima oleh alat, dan kondisi alat tersebut. Dari hasil pengukuran magnet diperoleh tiga macam hasil bacaan, yaitu medan magnet utama yang bersumber dari dalam Bumi dan berubah terhadap waktu, medan luar yang bersumber dari luar Bumi dan merupakan hasil ionisasi di atmosfer yang ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari, dan medan anomali yang sebagian besar bersumber dari batuan yang mengandung material magnetik didalamnya.

Untuk mereduksi faktor-faktor yang mempengaruhi pembacaan metode magnetik, dapat dilakukan dengan pengukuran variasi harian dengan menempatkan satu alat di posisi tetap untuk mengurangi efek dari medan luar, pengkoreksian data terhadap nilai IGRF (International Geomatic Reference Field) untuk mengurangi efek dari medan magnet utama, dan menjauhkan pengukuran dari daerah gradien tinggi. Penggunaan utama pada metode magnetik ini banyak difokuskan pada survei awal dalam peninjauan ekplorasi minyak bumi, panas bumi, mineral, penelitian geologi regional, dan penelitian-penelitian geologi ekplorasi dalam lainnya.

Didalam sistem survey magnetik airbone melalui udara biasanya memerlukan perlengkapan sebagai berikut:

1. Magnetometer stinger-mounted atau tower-bird sensor.

2. Digital Data Acquisition System

3. Analog Recorder

4. Track Recovery System

5. Doppler Navigation System

6. Recording Altimeters Barometric

7. Magnetic Compensation Unit

Perlengkapan tambahan terdiri dari:

1. Sistem navigasi elektronik dan inersia lainnya.

2. Perlengkapan geofisika lainnya, seperti spektrometer sinar gamma, sistem EM (elektromagnetik) atau pasif, multispectral scanners(pemindai multispektral), dan lain-lain.

3.Ground equipment base-station magnetometer dan unit/alat perekam, dan perangkat komputer lapangan.

Hasil pengukuran magnetometer adalah berupa penjumlahan dari medan magnet Bumi utama yang dibangkitkan oleh outer core dan dihilangkan dengan koreksi IGRF, variasi medan magnet Bumi yang berhubungan dengan variasi kerentanan magnet batuan, medan magnet remanen yang merupakan sasaran survey geomagnetik, dan variasi harian akibat aktivitas matahari yang dihilangkan dengan koreksi variasi harian. Setelah diperoleh nilai medan magnetik hasil koreksi harian dan IGRF, selanjutnya data tersebut dapat dikonturkan dengan menggunakan bantuan software Surfer8 sehingga akan terlihat anomali medan magnetik pada daerah yang disurvey.

1.10 Data Aeromagnetik

Data aeromagnetik adalah data geofisika diperoleh dari pesawat yang mengukur variasi halus dalam medan magnet bumi karena perbedaan properti magnetik dari bebatuan yang mendasarinya. Meskipun data aeromagnetik tidak sensitif terhadap keberadaan air, sifat magnetik yang berbeda dari jenis batuan tertentu dapat dideteksi dan digunakan untuk menyimpulkan banyak aspek geologi bawah permukaan yang mengontrol kehadiran, kualitas, dan aliran air tanah. Pengetahuan tentang sifat magnetik serta volume dan kedalaman tubuh batuan adalah penting untuk memahami sumber geologi anomali aeromagnetik. Secara umum, batuan sedimen dan sedimen sangat kecil magnet daripada jenis batuan beku dan metamorf, tapi semua jenis batuan dapat menghasilkan anomali ketika mereka disandingkan, seperti pada kesalahan.

Elektromagnetik (EM) metode yang digunakan untuk memetakan resistivitas listrik (atau kebalikannya, konduktivitas listrik) dari bawah permukaan. Resistivitas sedimen ditentukan oleh porositas batuan, tahanan listrik dari substansi pori, dan adanya mineral tertentu konduktif elektrik, seperti tanah liat. Pemetaan variasi resistivitas dapat menyediakan kerangka kerja untuk memprediksi kondisi hidrologi di daerah kurang dieksplorasi oleh pengeboran. Peta resistivitas dapat memberikan masukan langsung ke tanah air model aliran yang sangat penting untuk lembaga pengelolaan air. Saat dihubungkan dengan log litologi lubang bor dan geofisika, udara waktu-domain elektromagnetik (TEM) metode dapat menentukan perubahan tahanan listrik dengan kedalaman yang terkait dengan variasi ukuran butir dan sifat hidrolik. Hasil ini geofisika dapat digunakan untuk menempatkan batasan spasial pada kasar akuifer, terutama pasir aksial dan deposito kerikil dari Rio Grande leluhur, dan dapat membantu menggambarkan perubahan fasies dalam mengisi cekungan yang dapat mengontrol aliran air tanah lokal dan regional.

Magnetotellurik (MT) metode adalah pasif-permukaan elektromagnetik teknik geofisika yang mengukur variasi medan elektromagnetik alami Bumi untuk menyelidiki struktur resistivitas listrik bawah permukaan dari kedalaman puluhan meter hingga puluhan kilometer. Tujuan utama dari survei MT adalah untuk memetakan perubahan tahanan listrik dengan kedalaman yang terkait dengan perbedaan dalam jenis batuan berbagai yang membantu mengontrol sifat akuifer di daerah. Metode MT cocok untuk mempelajari lingkungan geologi kesulitan karena medan listrik dan magnetik yang sensitif terhadap variasi vertikal dan horisontal dalam tahanan. Metode ini mampu menentukan apakah medan elektromagnetik menanggapi tubuh batuan bawah permukaan secara efektif 1 -, 2 -, atau 3-dimensi.

APLIKASI

Sebuah survei aeromagnetik adalah jenis umum dari survei geofisika dilakukan menggunakan magnetometer yang diletakkan di kapal atau pesawat terbang. Prinsipnya mirip dengan survey magnetik yang dilakukan dengan hand-held  magnetometer namun memungkinkan untuk daerah yang lebih jauh dan lebih besar di permukaan bumi secara cepat. Pesawat biasanya terbang dalam pola grid dengan  tinggi dan jarak antar baris menentukan resolusi data (dan nilai survei per satuan luas). Saat pesawat terbang, magnetometer mencatat variasi intensitas dari medan magnet sekitarnya karena efek temporal memicu angin serta matahari terus bervariasi dan variasi spasial dalam medan magnet bumi, yang terakhir merupakan karena baik untuk medan magnet regional, dan efek lokal dari mineral magnetik di kerak bumi.

Dengan mengurangi efek matahari dan daerah, peta yang dihasilkan menunjukkan aeromagnetik distribusi spasial dan kelimpahannya relatif dari mineral magnetik (paling sering adalah magnetit mineral besi oksida ) ditingkat atas dari kerak. Karena jenis batuan yang berbeda beda dalam mineral magnetik, peta magnetik memungkinkan visualisasi dari struktur geologi dari kerak bagian atas dalam geometri, khususnya spasial permukaan batuan dan adanya patahan dan lipatan. Hal ini sangat berguna di mana batuan dasar menjadi kabur oleh permukaan pasir, tanah atau air. Data aeromagnetik pernah disajikan sebagai plot kontur, tapi sekarang lebih sering dinyatakan sebagai gambar berwarna dan berbayang dihasilkan pseudo-topografi oleh komputer.

Perbukitan, pegunungan dan lembah yang disebut sebagai anomali aeromagnetik. Geofisika dapat menggunakan model matematika untuk menyimpulkan bentuk, kedalaman dan sifat dari batu sebagai anomali. UAV seperti Sistem Pesawat Tanpa awak InView juga mulai digunakan dalam pengerjaan survei aeromagnetik.

Aeromagnetik survei banyak digunakan untuk membantu dalam produksi peta geologi dan juga sering digunakan selama eksplorasi mineral. Beberapa endapan mineral yang berhubungan dengan peningkatan dalam kelimpahan mineral  magnetik, dan sering dicari oleh komoditi (misalnya endapa bijih besi), penjelasan dari struktur bawah permukaan dari kerak atas adalah sumbangan paling berharga dari data aeromagnetik. Aeromagnetik survei sekarang digunakan untuk melakukan pemetaan pengintaian mesiu yang Unexploded ordnance (UXO) atau arteleri yang dipendam. Pesawat seperti helikopter, sebagai sensor harus dekat dengan tanah (untuk eksplorasi mineral) akan lebih efektif.

Pada tahap pemetaan regional survey geofisika yang dilaksanakan adalah Survey Magnetik udara dan Radiometric (Airborne Magnetic and Radiometric survey). Kegunaan dari kedua survey ini adalah untuk memetakan struktur geologi regional, mendeteksi anomali magnetik, memetakan daerah alterasi potassic dan pemetaan litologi batuan. Pada tahap ini biasanya digunakan pesawat Fixed Wing, Magnetometer (alat ukur metode magnetic) dan Spectrometer (alat ukur metode radiometrik) diletakan didalam pesawat tersebut. Survey biasanya dilakukan dengan sistem kisi (grid) dengan arah terbang pesawat Utara-Selatan, spasi antar lintasan 800 meter dengan interval pengukuran setiap 0.1 detik (kurang lebih 7.5m). Pesawat fixed-wing ini biasanya terbang dengan ketinggian kurang lebih 400 meter di punggungan dan 1000 meter diatas jurang dan lembah. Hasil dari survey ini berupa:

• Peta topografi regional yang dihasilkan dari pengukuran radar altimeter pada setiap lintasan survey. Pada umumnya peta ini kurang akurat dengan bentuk morfologi lapangan tetapi cukup baik dalam penggambaran bentuk punggungan utama maupun lembah.
• Peta Total Magnetik Intensity adalah peta dasar dan utama yang dihasilkan dari survey ini. Adanya benda magnetic akan digambarkan dengan pola dipole.
• Peta Radiometrik yang menggambarkan pola penyebaran kandungan dari Potassium, Thorium dan Uranium.

Gambar 2. Peta total Magnetic Intensity hasil survey Airborne (Fixed Wing) Magnetic dengan efek pencahayaan untuk mempermudah interpretasi strukstur geologi.

Dari peta-peta ini ditambah data mentah dari survey, data kemudian diproses dengan berbagai teknik filtering untuk melokalisir daerah yang mengandung anomali magnetik dan juga untuk menginterpretasikan struktur regional daerah survey.

Gambar 3. Peta Radiometric hasil pengolahan citra dengan Total Magnetic Intensity hasil survey Airborne (Fixed Wing) Magnetic dengan efekpencahayaan untuk mempermudah interpretasi strukstur geologi dan mempermudah pembagian litologi batuan.

Anomali magnetik akan muncul bila dibawah permukaan terdapat kontras susceptibility batuan. Kontras susceptibility batuan disebabkan oleh perbedaan kandungan mineral yang bersifat magnetik, seperti Pyrhotite dan Magnetite dengan batuan sekelilingnya. Konsentrasi mineral magnetik akan menimbulkan respon anomali magnetik yang berupa anomali dwi kutub (dipole). Kombinasi data magnetik ini dengan peta geologi akan mempermudah pendugaan adanya mineralisasi pada daerah sasaran eksplorasi.

Gambar 4. Peta interpretasi data Magnetic dari survey Airborne Magnetic (explorationgeophysics.info)

Interpretasi struktur regional dapat dibuat dari peta Total Magnetic Intensity dengan mengelompokan kedalam bentuk geometry sederhana yang khas seperti:

• Bentuk lingkaran, yang menggambarkan kemungkinan terjadinya aktivitas hidrothermal pada daerah tersebut.
• Bentuk anomali magnetik yang linier umumnya disebabkan oleh dyke, sill atau formasi besi.
• Jalur anomali yang lebar dengan pola rumit biasanya merupakan ciri dari batuan vulkanik seperti lava, sekis dan lain-lain.
• Pola magnetik yang tiba-tiba patah mengindikasikan kemungkinan adanya patahan.
• Variasi respon magnetic dapat digunakan untuk membedakan batuan penutupnya. Akan lebih baik hasilnya bila digabungkan dengan data radiometrik.

Pada pemrosesan data magnetik lebih lanjut, data respon magnetik dimodelkan secara 2D untuk memperoleh gambaran geometri benda anomali magnetik.

Setelah tahap regional selesai dilakukan, untuk melanjutkan survey ke tahap berikutnya yang lebih detil dengan memilih target-target anomali magnetik yang sesuai dengan model ideal endapan porphyry copper. Kemudian di daerah yang terpilih tersebut dilaksanakan survey magnetik udara dengan menggunakan helikopter. Biasanya survey magnetik dengan helicopter ini dilakukan dengan spasi lintasan yang lebih rapat kurang lebih 200-400 meter dengan ketinggian yang lebih rendah antara 80 –300 meter diatas permukaan tanah.

Gambar 5. Peta Total Magnetic Intensity dari survey Airborne Magnetic dengan menggunakan pesawat Fixed wing (kiri) dan Peta Analytic Signal dari survey Airborne Magnetic dengan menggunakan Helikopter.

Jika dalam survey regional dengan menggunakan pesawat fixed wing targetnya adalah anomaly magnetik berskala besar, maka dengan survey helikopter ini anomali magnetik skala besar tersebut diperinci sehingga anomali-anomali magnetik berukuran kecil juga dapat terlihat.

Langkah-langkah pemrosesan data dan hasil interpretasi dari survey helikopter ini sama persis dengan data dari pesawat fixed wing tetapi hasilnya jauh lebih terperinci sehingga memudahkan untuk menentukan target aktifitas eksplorasi dari darat. Dari hasil survey ini dipilih daerah daerah yang paling prospek untuk ditindak lanjuti dengan survey darat.

Pada tahap survey geofisika dari darat, survey biasanya dilakukan bersamaan dengan survey pemetaan geologi dan pengambilan contoh geokimia. Pada tahap ini berbagai jenis metode geofisika dapat dilaksanakan sesuai dengan kebutuhan dan jenis mineral atau batuan yang dijadikan sasaran eksplorasi.

Metode-metode yang sering digunakan adalah ground magnetik dan ground radiometric, survey geolistrik seperti IP, resistivity, TEM, CSAMT dan lain-lain. Survey-survey ini dilakukan untuk menentukan letak lubang bor uji yang akan digunakan untuk mengetest kandungan mineral dibawah permukaan tanah.

Dalam pengolahan data dan interpretasi data survey darat ini, seluruh data diintergrasikan dan digabungkan dengan data geologi dan data geokimia sehingga menghasilkan interpretasi akhir yang akurat.

Data magnetik biasanya dibuat model 2D dan 3D untuk memperoleh gambaran detil geometri dan dimensi cadangan endapan porpiri copper. Dari hasil interpretasi inilah ditentukan target lubang bor uji untuk memeriksa kandungan mineral dan besarnya cadangan yang diperoleh.