Metode Magnetik

PENDAHULUAN
Metode magnetik merupakan salah satu metode geofisika yang didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnet dipermukaan bumi. Metode magnetik umumnya digunakan untuk mengetahui sifat magnetik batuan,serta untuk mengetahui struktur geologi bawah permukaan berdasarkan anomaly medan magnetik. Metode magnetik dan metode gaya berat memiliki banyak kesamaan, namun metode magnetik secara general lebih kompleks. Perbedaan antara metode magnetik dan metode gravity antara lain medan magnetik bersifat dipole sedangkan medan gravity bersifat monopole. Perbedaan lainnya disebakan oleh arah variable dari medan magnetik dimana medan gravity selalu pada arah vertical, dan juga disebabkan oleh metode magnetik memiliki sifat ketergantungan pada waktu dimana medan gravity tidak memiliki ketergantungan pada waktu ( dengan mengabaikan variasi tidal yang relative kecil).

SEJARAH
Studi tentang magnetisasi bumi merupakan cabang Ilmu tertua dari geofisika. Sir William Gilbert (1504-1603) merupakan ilmuan pertama yang melakukan investigasi pertama tentang magnet terresial. Gilbert pada bukunya yaitu de Magnete menjelaskan bahwa medan magnet bumi kira- kira setara dengan magnet permanen yang terletak diarah north-south deket dengan sumbu rotasi bumi. Karl Frederick Gauss (1830-1842) melakukan studi lebih lanjut tentang medan magnet bumi .K.F. Gauss menyimpulkan dari analisis matematika bahwa medan magnet merupakan disebabkan sumber dari dalam bumi, dibandingkan dari luar bumi. Gauss juga mencatat kemungkinan rotasi bumi itu disebabkan sumbu dipole yang paling berperan pada medan terletak tidak jauh dengan sumbu rotasi bumi. Thalen (1879) menerbitkan sebuah buku yang berjudul ( The Examination of Iron Ore Deposits by Magnetic Measurements) yang pertama kali digunakan untuk metode magnetik .
Pada akhir tahu 1940-an pengukuran medan magnetik didominasi dengan menggunakan magnetic balance, dimana dilakukan pengukuran satu komponen dari medan bumi biasanya yang diukur adalah komponen vertical. Fluxgate magnetometer dikembangkan selama masa perang dunia ke-2 untuk mendeteksi kapal selam dari pesawat terbang. Setelah peraang dunia ke-2 berakhir, Fluxgate magnetometer mengembangkan navigasi radar yang membuat pengukuran aeromagnetic memungkinkan dilakukan.

PRINSIP DAN TEORI DASAR
Gaya Magnetik
Gaya magnetik adalah gaya tarik menarik atau tolak menolak pada dua muatan magnetik. Charles Augustin de Coulomb pada tahun 1785 menyatakan bahwa gaya magnetik berbanding terbalik terhadap kuadrat jarak antara dua muatan magnetik, yang persamaannya mirip seperti hukum gaya gravitasi Newton. Dengan demikian, apabila dua buah kutub P1 dan P2 dari monopole magnetik yang berlainan terpisah pada jarak r, maka persamaan gaya magnetik dinyatakan seperti berikut :

Dimana :
𝐹̅ = Gaya Coloumb (N)
r = Jarak antara kutub p2 dan p1 (m)
𝑟̂ = Vektor satuan
p1 dan p2 = Banyaknya muatan magnet pada 2 kutub tersebut.
𝜇₀ = Permeabilitas medium sekitar (dalam ruang hampa besarnya = 1)

Kuat Medan Magnet
Kuat medan magnet adalah besarnya medan magnet pada suatu titik dalam ruang yang timbul sebagai akibat sebuah kutub yang berada sejauh r dari titik tersebut. Kuat medan magnet pada suatu titik yang berjarak r dari m didefinisikan sebagai gaya persatuan kuat kutub magnet, dapat dituliskan sebagai:

Dimana :
𝐻⃑ = Kuat medan magnet
m = Kutub khayal yang diukur oleh alat (m)

Momen Magnet
Pada kenyataannya, kutub-kutub magnet selalu muncul berpasangan (dipole) dimana dua kutub berkekuatan +m dan –m dipisahkan oleh jarak I, maka momen maghnetik ini didefinisikan sebagai :

Dimana :
𝑀⃑ = Momen magnet (mC)
M = Kutub magnet (m)
𝑟̂₁ = Arah dari unit vector kutub negative ke kutub positif
l = Jarak antara dua kutub (m)

Intensitas Magnet
Bila suatu tubuh magnetik terletak dalam suatu medan magnetik eksternal, tubuh magnetik tersebut akan menjadi termagnetisasi oleh induksi. Intensitas dan arah magnetisasi/ kemagnetan tubuh magnetik tersebut adalah sebanding dengan kuat dan arah medan magnetik yang menginduksi. Intensitas kemagnetan didefinisikan sebagai momen magnet persatuan volume.

Dimana :
𝐼̅ = Intensitas kemagnetan (Am^-1)
𝑀̅ = Momen Magnetik (mC)
v = Volume (m³)

Induksi Magnet
Medan magnet yang terukur oleh magnetometer adalah medan magnet induksi, termasuk efek magnetisasinya, yang diberikan oleh persamaan (Telford, 1990).

Satuan SI untuk 𝐵⃑ adalah tesla yang besarnya adalah 1 newton / amperemeter = 1 Wb/m². (Telford, 1990)

Susespbilitas Batuan
Susepbilitas batuan adalah ukuran dasar bagaimana sifat kemagnetan suatu batuan.

Dimana :
𝜒 = Susepbilitas batuan
M = Intensitas magnetisasi
H = Kuat medan magnet.

Tabel Nilai Susepbilitas Batuan dan Mineral Menurut Telford

Sifat Kemagnetan Batuan
Batuan atau mineral dapat dibedakan menjadi beberapa bagian berdasarkan perilaku atom-atom penyusunnya jika mendapat medan magnet luar 𝐻⃑ , yaitu diamagnetic, paramagnetic, ferromagnetik, ferrimagnetik dan antifferomagnetik.
Diamagnetik
Batuan diamagnetik mempunyai harga suseptibilitas k negatif, sehingga intensitas imbasan dalam batuan atau mineral tersebut mengarah berlawanan dengan gaya medan magnet. Contoh batuan diamagnetik antara lain : marmer, bismuth dan kuarsa.

Arah spin elektron bahan diamagnetik

Paramagnetik
Batuan atau mineral paramagnetik mempunyai kerentanan magnet positif dan akan mengecil sesuai dengan menurunnya suhu, seperti yang terlihat pada Gambar 8. Sifat-sifat paramagnetik akan timbul bila atom atau molekul suatu batuan atau mineral memiliki momen magnet pada waktu tidak terdapat medan luar dan interaksi antara atom lemah. Contoh batuan paramagnetik antara lain : piroksen, olivine, garnet dan biotit.

Arah spin elektron bahan paramagnetik

Ferromagnetik
Atom-atom dalam bahan ferromagnetik memiliki momen magnet dan interaksi antara atom-atom tetangganya begitu kuat sehingga momen semua atom dalam suatu daerah mengarah sesuai dengan medan magnet luar yang diimbaskan. Contohnya : besi, cobalt dan nikel.

Arah spin elektron bahan ferromagnetik

Ferrimagnetik
Bahan-bahan dikatakan ferrimagnetik bila momen magnet pada dua daerah magnet saling berlawanan arah satu terhadap lainnya. Harga k cukup tinggi dan bergantung pada temperatur. Contohnya adalah titanium.

Arah spin elektron bahan ferromagnetik

Antifferomagnetik
Suatu bahan atau material akan bersifat antifferomagnetik pada saat kemagnetan benda ferromagnetik naik sesuai dengan kenaikan temperatur yang kemudian hilang setelah temperatur mencapai titik Curie. Contohnya hematite.

Arah spin elektron bahan antiferromagnetik

Manfaat Metode Magnetik
Metode magnetik adalah satu diantara metode geofisika yang sering digunakan untuk survei pendahuluan pada eksplorasi minyak bumi, panas bumi, batuan mineral, maupun untuk keperluan pemantauan (monitoring) gunung api. Metode ini mempunyai akurasi pengukuran yang relatif tinggi, instrumentasi dan pengoperasian di lapangan relatif sederhana, mudah dan cepat jika dibandingkan dengan metode geofisika lainnya.

Daftar pustaka :

Anonim. Teori Dasar. Diakses pada 16 Juni 2020 Pukul 19.05 WIB <http://digilib.unila.ac.id/14477/6/BAB%20IIIA.pdf >

Hartantyo. 2018. Metode Geomagnetik. Diakses pada 16 Juni 2020 Pukul 19.50 WIB. < https://datageoscience.mipa.ugm.ac.id/teori/catatan- metode-geomagnetik/ >

Panjaitan, Melda. Penerapan Metode Magnetik Dalam Menentukan Jensi Batuan dan Mineral. Diakses pada 16 Juni 2020 Pukul 20.30 WIB <https://www.researchgate.net/publication/319703266_PENERAPAN_METODE_MAGNETIK_DALAM_MENENTUKAN_JENIS_BATUAN_DAN_MINERAL>

Telford, W.M., Goldrat, L.P., dan Sheriff, R.P., 1976, Applied Geophysics 1nd ed, Cambridge University Pres, Cambridge.