Penentuan Derajat Anisotropi Batuan Intrunsif Diorit dengan Menggunakan

Metode AMS( Anisotropy of Magnetic Susceptibility ) dan Metode AAS (

anisotropy of Anhysteretic Susceptibility )

Oleh

Ni Komang Tri Suandayani. Ssi.Msi

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2018

ABSTRAK

Telah dilakukan pengukuran anisotropi of anhysteretic susceptibility (AAS), dan

anisotropi of magnetic susceptibility (AMS) untuk menganalisa derajat anisotropi batuan intrusif

diorit dan menentukan ukuran bulir magnetik pembawa remanen pada batuan sedimen, untuk

layak tidak sebagai sampel. Sampel batuan yang diambil dari intrusif vertikal diorit yang

berlokasi di Watuliomo tepatnya di gunung Sikambe dan gunung Suwur yang berada di

kabupaten Trenggalek Jawa Timur. Di buat dalam bentuk silinder dengan diameter 2,54 cm dan

panjang 2,3 cm menggunakan alat Magnetic Measurement Portable Rock Drill (MMPRD).

Sampel berjumlah 10 core dimana yang 7 core berasal dari gunung Sikambe dan 3 core dari

gunung Suwur. Pengukuran AMS yang dilakukan pada sembilan arah pengukuran, menggunakan

Bartington Magnetic Susceptibility Meter Model MS2 dengan sensor MS@B. Sedangkan AAS

dilakukan dengan pengukuran ARM dalam sembilan arah menggunakan seperangkat Molspin

AF Demagnetizer, partial anhysteretic remanent magnetization (pARM) dan Minispin

Magnetometer Anisotropi yang ditunjukkan dari hasil pengukuran metode AMS dan AAS pada

sampel diorit ini sangat tinggi ( derajat anisotropi >5%). Lineasi magnetiknya lebih kuat daripada

foliasi magnetiknya sampel diorit tidak cocok untuk kajian Paleomagnetik. Perbandingan derajat

anisotropi dari metode AAS dan AMS lebih kecil dari 1 (rata-rata 0,64 dengan simpangan baku

0,16). Metode AAS lebih efektif daripada metode AMS untuk sampel yang sedikit mengandung

mineral ferromagnetik, tetapi pada pengukurannya memerlukan waktu yang lebih lama daripada

metode AMS. Perbedaan yang diperoleh dari hasil pengukuran AAS dan AMS disebabkan

sampel di dominasi oleh butiran multi domain dan butiran magnetite.

Kata kunci : anisotropi magnetik, suseptibilitas magnetik, suseptibilitas anhisteretik

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Paleomagnetik adalah suatu kajian tentang arah dan besar rekaman medan magnetik bumi

waktu lampau dalam batuan, rekaman medan magnetik bumi diakibatkan oleh adanya mineral-

mineral magnetik yang terdapat pada batuan. Rekaman ini disebut sebagai remanen magnetik.

Kualitas rekaman tidak saja dipengaruhi oleh jenis mineral magnetik tetapi juga oleh distribusi

ukuran bulir, karena itu analisa tentang mineralogi dan granulometri ( distribusi ukuran bulir )

sangat penting dalam kajian paleomagnetik.

Akurasi rekaman medan magnetik bumi pada batuan juga dipengaruhi oleh sifat batuan,

apakah batuan itu bersifat isotropik atau anisotropik. Batuan yang secara magnetik bersifat

isotropik akan merekam medan magnetik bumi sesuai dengan arah medan magnetik bumi pada

waktu batuan tersebut terbentuk tapi apabila batuan itu bersifat anisotropik maka medan

magnetik bumi yang terekam pada batuan tersebut akan mengalami penyimpangan dari arah

semula .

Dalam kajian paleomagnetik sampel dikatakan belum menyebabkan kesalahan yang

cukup berarti apabila derajat anisotropinya kurang atau sama dengan 5%. Karena itu derajat

anisotropi magnetik sampel perlu dilihat (1)

. Pada penelitian ini derajat anisotropi magnetik dari

batuan jenis diorite akan diukur untuk menentukan kelayakannya sebagai sampel pada kajian

paleomagnetik. Komposisi batuan diorite secara umum adalah pyroxene, sodium-calcium

plagroclase, amphibole dan biotite (9)

. Batuan intrusif diorite umumnya mempunyai bulir-bulir

yang relatif besar karena batuan intrusif (seperti granit, gabro dan diorit) yang mendingin secara

perlahan dalam waktu rang relatif lama, berbeda dengan batuan ekstrusif ( seperti riolit, andesit

dan baslt) yang mendingin secara perlahan dalam waktu yang relatif cepat sehingga ukuran

bulirnya relatif lebih kecil daripada batuan intrusif. Ukuran bulir ini akan mempengaruhi kualitas

rekaman dan anisotropi batuan (13)

. Adapun suseptibilitas batuan diorite ini berkisar 1 x 10-9

sampai 5 x 10-5

untuk satuan SI.

Pada penelitian ini derajat anisotropi batuan intrusif diorit akan dianalisa dengan

menggunakan metode AMS ( Anisotropy of Magnetic Suseptibility ) dan metode AAS (

Anisotropy of Anhysteretic Susceptibility ). Metode AMS merupakan suatu cara pengukuran

anisotropi magnetik batuan dengan menggunakan medan searah yang kecil, sementara metode

AAS merupakan pengukuran anisotropi magnetik batuan yang berkenaan dengan magnetisasi

remanen anhisteretik. Pada metode AAS sampel secara bersamaan dikenai dua medan yang

berbeda, masing-masing medan searah yang lemah dan medan bolak-balik yang kuat, yang

intensitasnya berkurang secara lambat menuju nol.

Ada beberapa perbedaan antara metode AMS dan metode AAS. Anisotropi remanen

anhisteretik dalam beberapa batuan bias sangat tinggi sedangkan anisotropi suseptibilitasnya

sangat lemah bahkan bisa mencapai nol. AAS juga lebih sensitif untuk bahan yang didominasi

oleh butiran single-domain, pseudo single domain komposisi batuan diorite secara umum adalah

pyroxene, sodium-calcium plagioclase, amphibole dan biotite (9)

. Batuan intrusif diorite

umumnya mempunyai bulir-bulir yang relatif besar karena batuan intrusif ( seperti riolit, andesit

dan basalt) yang mendingin dalam waktu yang relatif cepat sehingga ukuran bulirnya relatif lebih

kecil daripada batuan intrusif. Ukuran bulir ini akan mempengaruhi kualitas rekaman dan

anisotropi batuan(13)

. Adapun suseptibilitas batuan diorite ini berkisar 1 x 10-9

sampai 5 x 10-5

untuk satuan SI.

Pada penelitian ini derajat anisotropi batuan intrusif diorite akan dianalisa dengan

menggunakan metode AMS ( Anisotropy of Magnetic Susceptibility) dan metode AAS (

Anisotropy of Anhysteretic Susceptibility ). Metode AMS merupakan suatu cara pengukuran

anisotropi magnetik batuan dengan menggunakan medan searah yang kecil, sementara metode

AAS merupakan pengukuran anisotropi magnetik batuan yang berkenaan dengan magnetisasi

remanen anhisteretik. Pada metode AAS sampel secara bersamaan dikenai dua medan yang

berbeda, masing-masing medan searah yang lemah dan medan bolak-balik yang kuat, yang

intensitasnya berkurang secara lambat menuju nol.

Ada beberapa perbedaan antara metode AMS dan metode AAS. Anisotropi remanen

anhisteretik dalam beberapa batuan bisa sangat tinggi sedangkan anisotropi suseptibilitasnya

sangat lemah bahkan bisa mencapai nol. AAS juga lebih sensitif untuk bahan yang di dominasi

oleh butiran single domain, pseudo single domain dan mengandung mineral-mineral

ferromagnetik sedangkan AMS cenderung dominasi oleh butiran multidomain dan mengandung

mineral-mineral paramagnetik dan superparamagnetik (3)

.

Pada penelitian ini akan dibandingkan hasil kedua metode diatas. Kecenderungan arah

dari sumbu-sumbu suseptibilitas dari kedua metode diatas juga akan di lihat untuk mengetahui

metode manakah yang lebih efektif.

BABII

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Anisotropi Magnetik

Sampel batuan dikatakan isotropik secara magnetik , jika sifat-sifat magnetik sampel batuan

tidak tergantung dari arah medan magnet yang diberikan. Batuan seperti ini jarang ditemui di

alam , mungkin disebabkan oleh beberapa hal diantaranya pengaruh fluktuasi temperatur yang

ekstrim, pengaruh stress dan strain, pengaruh sedimentasi dan lain sebagainya. Sebaliknya

sampel batuan dikatakan anisotropi se cara magnetik jika sifat-sifat magnetiknya bergantung

kepada arah medan yang diberikan. Kuantitas-kuantitas anisotropi magnetik ini ditunjukkan

senagai suseptibilitas magnnetik, magnetisasi remanen atau energi magnetisasi saturasi

(Bijaksana, 1991 ; Collinson, 1983 ; Tarling dan Hrouda, 1993). Magnetisasi yang dihasilkan

oleh suatu bahan atau dalam kajian ini berupa batuan karbonat, terdiri atas dua komponen yaitu

magnetisasi induksi ( MI ) dan magnetisasi remanen ( MR ) dengan rumusan sebagai berikut :

M = MI + MR (2.1)

MI ditimbulkan oleh medan magnet luar, sedangkan MRadalah magnetisasi spontan yang

ditimbulkan karena interaksi kuat antara spin-spin tetangga yang terdekat dalam kristal tertentu

dari bahan tersebut. Jika dilihat dari respon batuan yang bersifat anisotropi saat batuan tersebut

magnetisasi, diperoleh dua macam anisotropi magnetik :

1. Anisotropi Suseptibilitas Magnetik ( AMS) magnetisasi merupakan fungsi dari arah

medan yang diberikan.

2. Anisotropi Magnetisasi Remanen (ARM), dimana magnetisasi yang diperoleh dapat

menyimpang dari arah medan magnetik pada saat remanen diperoleh ( Collinson,

1983, Butler, 1992, Tarling dan Hrouda, 1993 ).

Umumnya magnetisasi pada batuan memiliki sifat anisotropi, dimana arah magnetisasi dapat

menyimpang dari medan magnetisasi.

Anisotropi suseptibilitas magnetik merupakan suatu studi yang penting, karena mempunyai

cakupan aplikasi yang luas. AMS dapat digunakan untuk menentukan arah bulir pada batuan.

Visualisasi karakteristik anisotropi digambarkan dalam ellipsoida triaxial, yang memiliki sumbu-

sumbu utama suseptibilitas maksimum (ƛ1 ), suseptibilitas median (ƛ2 ) dan suseptibilitas

minimum (ƛ3 ), dalam representasi kordinat kartesian. Dimana jika ƛ1 = ƛ2 = ƛ3 , maka

ellipsoida berbentuk sferis, jika ƛ1 = ƛ2 dan ƛ2> ƛ3, maka ellipsoida berbentuk pipih ( oblate

flattened ) dan jika ƛ1> ƛ 2dan ƛ2 = ƛ3 maka ellipsoida akan berbentuk lonjong( prolate).

Petunjuk mengenai adanya penjajaran bulir-bulir magnetik (terelongasi) diinterpretasikan oleh

karakteristik elllipsoida suseptibilitas magnetik. Penjajaran bulir-bulir magnetik umumnya

terdapat pada mineral ferromagnetik. Penjajaran bulir-bulir magnetik yang terjadi pada batuan

dengan foliasi yang jelas, akan cenderung memiliki sumbu panjang yang terotasi ke arah bidang

foliasi. Jika ƛ3 tegak lurus dengan foliasi, maka ellipsoida suseptibilitas magnetik cenderung

berbentuk pipih. Sebaliknya, sebuah batuan dengan lineasi yang jelas akan memiliki

suseptibilitas magnetik yang lonjong ƛ1 sejajar dengan arah lineasi. Batuan sedimen biasanya

menunjukkan AMS yang ramping dari ellipsoid suseptibilitas lonjong dengan ƛ3 tegak lurus

dengan permukaan ( Tarling dan Hrouda, 1993 ).

II.2. Pengukuran Anisotropi Suseptibilitas Magnetik

Nilai suseptibilitas magnetik suatu bahan yang anisotropi akan berbeda-beda sesuai dengan arah

medan dimana bahan tersebut diukur. Jika suatu sampel diberikan medan magnetik ke arah

tertentu, maka akan terukur harga suseptibilitas akan berbeda apabila diberikan medan dengan

arah yang lain. Harga suseptibilitas yang berbeda-beda inilah yang menunjukkan sifat anisotropi

suatu bahan. Pada dasarnya karakteristik anisotropi suatu bahan bergantung pada anisotropi

individual partikel magnetik yang terkandung dalam suatu bahan. Anisotropi individual partikel

magnetik dipengaruhi oleh ketidaksferisan bahan atau anisotropi bentuk ( shape anisotropy )dan

anisotropi dalam struktur kristal yang sering disebut juga magnetocrystalin anisotropy.

Dalam pengukuran anisotropi magnetik, umumnya digunakan tiga metode yaitu, pengukuran

anisotropi suseptibilitas, pengukuran isotropi suseptibilitas dan pengukuran magnetisasi induksi

secara langsung. Adapun dalam penelitian ini menggunakan metode anisotropi suseptibilitas

magnetik ( Bijaksana, 1991: Tauxe, 1998 ).

Medan H yang kecil diberikan pada suatu sampel, maka magnetisasi induksi M tidak selalu

sejajar dengan medan yang diberikan . Biasanya medan H yang diberikan sebesat 1 mT.

Implikasinya secara matematis, dapat didefinisikan dalam tiga komponen tensor yang saling

orthogonal, yakni :

Type equation here.M1 = ƛ11 H1 +ƛ12 H2 + ƛ13 H3 (2.2)

Type equation here.M2 = ƛ21 H1 +ƛ22 H2 + ƛ23 H3 (2.3)

Type equation here.M3 = ƛ31 H1 +ƛ32 H2 + ƛ33 H3 (2.4)

Dan dapat ditulis kembali sebagai :

Mi = ƛij Hj (2.5)

Dengan i = 1,2,3..

Dalam pendiskripsian anisotropi magnetik, parameter suseptibilitas magnetik dinyatakan dalam

besaran tensor rank-2 yang bersifat simetri dan digambarkan dalam ellipsoida triaxial.

Selanjutnya tensor suseptibilitas rank-2 ini ditulis sebagai ƛij, yang dalam bentuk matriks :

ƛ11 ƛ12 ƛ13

ƛij = ƛ21 ƛ22 ƛ23 (2.6)

ƛ31 ƛ23 ƛ33

Parameter ƛij adalah pengali kesetaraan, antara kuantitas magnetisasi arah-t yang disebabkan oleh

medan arah-j karena pendekatan yang digunakan bersifat simetri, maka : ƛ12 = ƛ21, ƛ23 = ƛ32, ƛ31 =

ƛ13, sehingga hanya ada enam komponen yang saling bebas dan dapat diselesaikan dengan enam

persamaan untuk menentukan ellipsoid suseptibilitas. Setiap persamaan berhubungan dengan

pengukuran suseptibilitas magnetik (M) dalam arah medan magnet berbeda (n), sehingga

menghasilkan persamaan :

Mn =l12 ƛ11 + l2

2 ƛ22 + l3

2 ƛ33 + 2l2l3 ƛ23 +2l3l1 ƛ31 + 2l1l2 ƛ12 (2.7)

Dimana l1 adalah arah cosinus dari medan yang diberikan. Untuk n pengukuran, M dapat

dinyatakan sebagai matriks berorde n x 1 dengan keenam persamaan dinyatakan sebagai :

((R1)(R

-1)) (R

1) (M) = ƛ (2.8)

Dengan (R) adalah matriks n baris dengan kolom l1,l2,l3,2l2l3, 2l3l1, 2l1l2 dan (Rt) adalah transpose

dari matriks (R). Dalam sistem koordinat, suseptibilitas umumnya diberikan dalam tiga

komponen ( ƛ1 ƛ2 ƛ3 ) yang saling ortogonal. Ketiga komponen ini diperoleh dengan

menyelesaikan persamaan karakteristik matriks ƛij sebagai berikut :

Det (ή𝛿ij – ƛij ) = 0 (2.9)

(ή𝛿ij – ƛij ) ƛ = 0 (2.10)

Dimana ή adalah nilai eigen dari matriks ƛij, ƛ merupakan vektor eigen yang berkolerasi dengan

ή dan ⸹ij adalah delta krocneker. Adapun sumbu ellipsoida suseptibilitas diperoleh dari nilai

eigen ƛ1,ƛ2 dan ƛ3( (Tauxe, 1998).

Dalam pengukuran suseptibilitas AMS pada penelitian ini mengacu pada skema pengukuran

yang dimodifikasi (Bijaksana, 1999). Pola pengukuran dapat di lihat pada gamnar II.2. Arah

cosinus (koordinat geometri ruang) sumbu-sumbu North, East dan Down tu N,E,d dapat

dinyatakan sebagai berikut :

M1 ( 1,0,0 ) M5 (1

2 , 0,

1

2 )

M2 ( 0,1,0 ) M6 (0, 1

2 ,

1

2 )

M3 (0,0,1 ) M7 ( - 1

2,

1

2, 0 )

M4 ( 1

2 ,

1

2 , 0 ) M8 ( -

1

2 ,

1

2 , 0 )

Suseptibilitas diukur dalam delapan arah-

arah menurut persamaan 2.8 yaitu :

M1 = ƛ11

M2 = ƛ22

M3 = ƛ33

M4 = 1

2 ƛ11 +

1

2 ƛ22 + ƛ12

M5 = 1

2ƛ11 +

1

2 ƛ33 + ƛ31

M6 = 1

2 ƛ22 +

1

2 ƛ33 + ƛ23

M7 = 1

2 ƛ11 +

1

2 ƛ22 – ƛ12

M8 = 1

2 ƛ11 +

1

2 ƛ33 – ƛ31 (2.11)

Jika ditulis dalam notasi matrik sebagai berikut :

M = Rƛ (2.12)

Dimana

Tensor anisotropi tersebut

dapat dihitung dengan bentuk

persamaan 2.7 sehingga

persamaan tersebut menjadi :

ƛ dapat diselesaikan memakai software MATLAB seperti persamaan 2.7 dengan mensubstitusi

komponen-komponen ƛ nilai eigen terbesar didefinisikan suseptibilitas maksimum ƛmax nilai

eigen antara sebagai suseptibilitas intermediate ƛint , nilai eigen terendah sebagai suseptibilitas

minimum ƛmin. Suseptibilitas total ( ƛm ) didefinisikan sebagai nilai rata-rata dari ketiga nilai

eigen yakni

ƛm = ƛ + ƛ+ƛ

3 . Untuk mengetahui kecendrungan arah anisotropi suseptibilitas , deklinasi dan

inklinasi dapat di cari.

II.3. Parameter Anisotropi

Untuk mengetahui kecendrungan anisotropi suseptibilitas pada sampel batuan sedimen

digunakan beberapa parameter anisotropi, yang terdiri dari (Collinson,1983: Tarling and hrouda,

1993 ) :

1. Lineasi magnetik (L) yang dirumuskan sebagai berikut :

L = ƛmax / ƛint (2.16)

2. Derajat anisotropi (P) yang dirumuskan sebagai berikut :

P = ƛmax / ƛmin (2.17)

3. Foliasi magnetik (F) yang dirumuskan sebagai berikut :

F = ƛint / ƛmin (2.18)

4. Faktor bentuk (T) yang dirumuskan sebagai berikut :

T = (ln F – ln L)/(ln F + ln L ) (2.19)

Jika P = 1, maka sampel bersifat isotropik, jika P semakin besar maka sampel semakin

anisotropik.

Nilai T berada diantara -1 dan 1 yang memberikan implikasi sebagai berikut :

T = -1 menggambarkan bentuk ellips suseptibilitasnya lonjong rotasional, menunjukkan

bahwa hanya lineasi yang meningkat

T = 0 menggambarkan bentuk ellllllllllllips suseptibilitasnya netral, menunjukkan

bahwa lineasi dan foliasi meningkat dengan derajat yang sama.

T = 1 menggambarkan bentuk ellips suseptibiltasnya pepat rotasional, menunjukkan

bahwa foliasi yang meningkat.

-1<T<0 menggambarkan bentuk ellips suseptibilitasnya lonjong, menunjukkan bahwa

lineasi yang lebih dominan.

0<T<1 menggambarkan bentuk ellips suseptibilitasnya pepat, menunjukkan bahwa

foliasi lebih dominan. Sampel akan bersifat isotropis jika P = 1, dan akan bersifat

anisotropis jika P semakin besar. Kuantitas P dapat dinyatakan dalam persen dengan

rumus :

P(%) = ( (ƛmax / ƛmin ) – 1 ) x 100% (2.20)

Batuan dengan prosentase anisotropi diatas 3 % dapat dinyatakan sebagai batuan yang

anisotropi. Nilai prosentase anisotropi pada batuan biasanya berkisar antara 1 s/d 15 %.

BAB III

PROSEDUR PENELITIAN

III.1. Pengambilan Sampel

Sampel batuan yang digunakan adalah batu gamping atau limestone yang berlokasi di Uluwatu

Jimbaran Kabupaten Badung Bali. Pengambilan sampel dilakukan dengan cara sampel setangan

( hand Sample), dimana sampel batuan yang masih bongkahan. Sebelum dilakukan pemboran di

laboratorium, hand sample diletakkan pada suatu wadah yang berbentuk kotak sesuai dengan

posisi sebenarnya di lapangan , kemudian di gibs untuk mengkokohkan kedudukan hand sample

ini. Selanjutnya sampel siap di bor dalam arak tegak lurus bidang horizontal. Core diperoleh

dengan menggunakan MMPRD hand drill ( Magnetic Measurement Portable Rock Drill) (

Magnetic Measurement Ltd, Lancasshire United Kingdom) dengan panjang masing-masing core

antara 10 – 20 cm. Sampel berjumlah 8 core (silinder panjang) dengan diameter 2,54 cm.

Masing-masing di beri no 1,2,3,...8 dan masing-masing potongan diberi inisial BG1, BG2, ..... dan

seterusnya sehingga diperoleh 10 sampel

III.2. Pengukuran Anisotropi Suseptibilitas Anhisteretik (AAS)

Suseptibilitas anhisteretik masing-masing sampel ditentukan dengan mengukur remanen

anhisteretik sampel dalam sembilan arah. Pengukuran ini dilakukan di Laboratorium fisika Bumi

ITB. Sebelum memberikan magnetisasi remanen anhisteretik (ARM) pada satu arah, pertama

sampel didegmanetisasi menggunakan medan bolak balik 80 mT atau lebih tinggi lagi untuk

memastikan bahwa remanen magnetiknya menurun kurang lebih 5%. Untuk demagnetisasi ini

digunakan instrumen molspin AF demagnetizer ( Molspin Ltd, Newcastle upon Type, United

Kingdom). Prinsip kerja instrument ini menggunakan metode Alternating Field (AF)

demagnetization atau demagnetisasi medan bolak-balik. Molspin menggunakan sistem tumbling

dua sumbu. Harga medan tertinggi adalah 1000Oe (100mT) pada frekuensi 180 Hz. Pengukuran

di mulai dengan memasang sampel pada tumbler sampel diputar, kemudian ditempatkan coil

yang dilapisi tiga lapis mumetal. Pada tumbler sampel diputar, kemudian diberikan medan bolak

balik 80 mT, atau lebih sehingga intensitasnya menurun hingga 5% atau lebih kecil lagi.

Demagnetisasi ini dilakukan untuk setiap arah yang berbeda sebelum pemberian ARM pada tiap

sampel.

Setelah didemagnetisasi, sampel kemudian diberi ARM dengan menggunakan instrument

Molspin demagnetizer juga. Untuk pemberian ARM, instrument ini dimodifikasikan dengan

lapisan tambahan yang terdiri dari gulungan kawat di sekitar kawat utama demagnetizer.

Gulungan kawat ini digunakan untuk memberikan medan searah yang besarnya 0,1 mT pada

sampel di saat demagnetizer memberikan medan bolak balik 80 mT, yang berkurang secara

lambat menuju nol. Medan searah 0,1 mT diberikan oleh instrument yang disebut PARM (

Partial Anhysteretic Remanent Magnetization).

Hasil dari remanen anhysteretiknya diukur dengan menggunakan Minispin Magnetometer

( Molspin Ltd, Newcastle upon Type, United Kingdom) yang dikontrol oleh microprocesor

Rockwell 6502. Prinsip kerja instrumen ini adalah membangkitkan sinyal AC 780 Hz sebanding

dengan komponen momen magnetik yang paralel dengan sumbu fluxgate . Untuk meningkatkan

rasio sinyal terhadap noise, sampel diputar dalam fluxgate dengan frekuensi 6 Hz.Amplitude dan

fasa sinyal tersebut menunjukkan magnitude dan komponen horizontal magnetisasi samnpel

sinyal output kemudian digitalkan dengan ADC ( analog Digital Converter) dan disimpan dalam

memori komputer. Untuk putaran pendek (short) jumlah putaran ditetapkan 24 dan untuk putaran

panjang ( long), ditetapkan 120. Pengukuran dilakukan dengan mengubah empat posisi sampel.

Visualisasi perubahan posisi sampel ditunjukkan pada gambar III.2

Gambar III.2 Perubahan Posisi Sample Pada Pengukuran Remanen Magnetik

Semua langkah-langkah diatas diulang untuk semua arah sampai kesembilan arah yang

dikehendaki terukur. Posisi kesembilan arah ini dapat dilihat pada gambar III.3. Kesalahan dalam

pengukuran intensitas ARM ini menjadi 1%

Gambar III.3 Visualisasi pengukuran anisotropi suseptibilitas

Pada pemberian ARM, instrumen Molspin demagnetizer tidak memberikan perlengkapan

dudukan khusus untuk posisi kesembilan arah yang akan diukur tersebut, untuk keperluan ini

peneliti menyiapkan dudukan guna menempatkan sampel sesuai dengan posisi yang diharapkan.

Untuk itu peneliti menggunakan bahan nylon padat yang berbentuk batangan.

Nilai intensitas remanen anhisteretik rata-rata yang dipeoleh dari sembilan arah tersebut

digunakan untuk menetukan enam komponen tensor suseptibilitas yang kemudian keenam

komponen tensor ini digunakan untuk menghitung suseptibilitas principal dan arah daru

suseptibilitas tersebut. Perhitungannya dilakukan dengan software Mathcard 2000. Dengan

mensubstitusikan nilai intensitas suseptibilitas yang diperoleh dari sembilan arah tersebut, maka

nilai eigen dan vektor eigennya dapat dicari. Nilai eigen terbesar didefinisikan sebagai

suseptibilitas maksimum (ƛmax), nilai eigen antara didefinisikan sebagai suseptibilitas

intermediate ( ƛint) dan nilai eigen minimum didefinisikan sebagai suseptibilitas minimum ( ƛmin)

Arah ( dalam bentuk deklinasi dan inklinasi ) dari masing-masing suseptibilitas tersebut

diperoleh dari vektor eigennya. Dari perhitungan ini akan dapat juga diperoleh deklinasi dan

inklinasi guna mengetahui kecendrungan arah anisotropi suseptibilitas tersebut. Hasil

perhitungannya dapat dilihat pada selanjutnya.

Ringkasan pengukuran suseptibilitas dengan menggunakan metode AAS ini dapat dilihat pada

gambar III.4

Gambar III.4 Diagram Alur Pengukuran AAS Untuk Langkah ke 7 Arah Dirubah Berturut-turut

alah 2,3,4,5,6,7,8, Dan sembilan sesuai dengan gambar III.3

III, 3. Pengukuran Anisotropi Suseptibilitas Magnetik (AMS)

Pengukuran anisotropi suseptibilitas juga dilakukan di Laborstorium Fisika Bumi ITB

dengan menggunakan instrument Barington Magnetic Susceptibility Meter model MS2 (

Barington Instrument Ltd, Oxford, Unioted Kingdom ). Instrumen ini terdiri dari sensor MS2B

dengan diameter internal 36 mm yang dihubungkan dengan MS2 meter pengukur oleh kabel.

Sampel ditempatkan di dalam sensor yang menghasilkan frekuensi berubah-ubah. Hasil

pengukuran ini ditampilkan pada MS2 meter pengukur. Instrumen ini dapat mengukur harga

suseptibilitas dari 1 x 10-6

sampai 9999 x 10-6

dalam satuan cgs atau 1,26 x 10-5

sampai 1,26 x

10-1

untuk satuan SI.

Pengukuran dilakukan dengan memasukkan sampel sejajar dengan sumbu coil sensor.

Hasil pengukuran akan langsung terbaca pada MS2 meter yang terhubung langsung dengan

komputer. Hal ini dilakukan berulang kali dengan arah yang berbeda sesuai dengan arah yang

akan diukur. Program ini menghitung rata-rata suseptibilitas magnetik dari sampel. Pengukuran

dilakukan sebanyak sembilan kali dengan merubah orientasi sampel, secara visual dapat dilihat

pada gambar 3.3. Hasil pengukuran rata-rata suseptibilitas ini kemudian dihitung dengan

menggunakan software Mathcard 2000 untuk mencari nilai eigen dan vektor eigennya.Dimana

nilai eigen terbesar didefinisikan sebagai suseptibilitas maksimum (ƛmax), nilai eigen antara

didefinisikan sebagai suseptibilitas intermediate (ƛint), dan nilai eigen terkecil didefinisikan

sebagai suseptibilitas minimum (ƛmin ). Arah ( dalam bentuk deklinasi dan inklinasi ) dari

masing-masing suseptibilitas tersebut diperoleh dari vektor eigennya. Harga suseptibilitas rata-

rata (ƛavg = (ƛmax + ƛint + ƛmin )/3 dimana ƛmax, ƛint, dan ƛmin adalah nilai suseptibilitas maksimum,

intermediate dan minimum.

Urutan pengukuran anisotropi dengan metode AMS ini dapat dilihat pada gambar 3.5

Gambar III.5 Diagram alur pengukuran anisotropi suseptibilitas magnetik

BAB IV

HASIL PENGUKURAN DAN ANALISA DATA

IV.1. Hasil Pengukuran

Hasil pengukuran anisotropi suseptibilitas anhisteretik sampel-sampel tersebut

merangkumkan bahwa derajat anisotropi untuk sampel Sikambe bervariasi dari 19,6% sampai

78,1% ( dengan rata-rata 38,6% dan simpangan bakunya 14,14 )( tabel 4.1), harga ini memang

cukup tinggi di banding penelitian terdahulu yang selalu lebih kecil dari 10% (12)

untuk dykes

dan 16% untuk sedimen (3)

. Sumbu minimum terlihat menyebar dan sumbu maksimum untuk

beberapa sampel mendekati horizontal ( gambar 4.1a). Faktor bentuk rata-rata untuk sampel

Sikambe ini adalah -0,46 ( tabel 4.1), hal ini menunjukkan untuk beberapa sampel lineasi

magnetiknya lebih dominan yang menandakan bahwa bentuk anisotropinya prolate (memanjang)

Derajat anisotropi untuk sampel Suwur diperoleh berkisar 27,2% sampai 60,7% dengan

rata-rata 34,2 dan simpangan bakunya 9,23 (tabel 4.1). Sumbu minimum dan sumbu

maksimumnya terlihat menyebar (gambar 4.1b). Faktor bentuk rata-rata untuk sampel ini adalah

-0,37 (tabel 4.1), hal ini menunjukkan beberapa sampel lineasi magnetiknya lebih dominan dan

menunjukkan bentuk anisotropinya prolate (memanjang).

Pengukuran anisotropi suseptibilitas magnetik pada sampel Sikambe menunjukkan hasil

dengan rata-rata berkisar dari 1867,5 x 10-6

sampai 3424 x 10-6

dalam satuan SI. Tabel 4.2

menyimpulkan hasil pengukuran suseptibilitas magnetik. Derajat anisotropi untuk sampel

Sikambe ini bervariasi dari 13,1% sampai 28,5% dengan rata-rata 23,9% dan simpangan baku

3,13. Sumbu minimum dan sumbu maksimum terlihat menyebar. Hal ini dapat dilihat pada

gambar 4.2a, faktor bentuk rata-rata untuk sampel Sikambe -0,80. Hal ini menunjukkan bahwa

lineasi magnetiknya lebih dominan dan menandakan bentuk anisotropinya prolate (memanjang).

Sampel Suwur menunjukkan hasil rata-rata suseptibilitasnya dari 2639,8 x 10-6

sampai

3098,6 x 10-6

dalam satuan SI. Derajat anisotropi untuk sampel Suwur bervvariasi dari 14,5%

sampai 27,0% dengan rata-rata 23,4% dan simpangan baku 3,0. Sumbu minimum terlihat

mendekati vertikal dan sumbu maksimum beberapa sampel terlihat mendekati horizontal (

gambar 4.2b). faktor bentuk rata-rata untuk sampel Suwur -0,92 menunjukkan lineasi

magnetiknya lebih dominan dan menandakan bentuk anisotropinya prolate (memanjang).

Daari hasil pengukuran AMS, terlihat bahwa lineasi magnetiknya lebih dominan daripada

foliasi magnetiknya, seperti juga hasil dari pengukuran AAS. Derajat anisotropi dari hasil

pengukuran AMS selalu lebih kecil dari hasil pengukuran AAS, kecuali untuk sampel Sikambe

2A. Perbandingan antara pengukuran AMS dan AAS bervariasi dari 0,31 sampai 0,92 dengan

rata-rata 0,64 dan simpangan baku 0,16. Hasil pengukuran AMS dan AAS memperlihatkan pola

yang tidak sama umumnya sumbu minimum dan sumbu maksimumnya terlihat menyebar, hanya

sampel Suwur dari hasil AMS yang memperlihatkan sumbu minimum mendekati vertikal dan

sumbu maksimum mendekati horizontal.

Gambar IV.1 Arah sumbu utama suseptibilitas anhisteretik kotak penuh untuk sumbu

maksimum, kotak kosong untuk sumbu minimum pada sampel Sikambe dan sampel Suwur

Gambar IV.2 Arah sumbu utama suseptibilitas magnetik kotak penuh untuk sumbu maksimum,

kotak kosong untuk sumbu minimum pada a. Sampel sikambe dan b pada sampel Suwur

Kecenderungan arah sumbu maksimum tidak sama, hal ini bisa dilihat dari gambar IV.1b dan

IV..2b

Tabel IV.1 Hasil pengukuran AAS

Tabel IV.1 (Lanjutan)

Tabel IV..2 Hasil Pengukuran AMS

Tabel IV.2 Lanjutan

Analisa Data dan Diskusi

Dari hasil pengukuran anisotropi suseptibilitas anhisteretik menunjukkan bahwa sampel Sikambe

dan Suwur memiliki derajat anisotropi yang tinggi ( rata-rata derajat anisotropi magnetiknya

37,1% dengan simpangan baku 12,7 dan dari hasil pengukuran suseptibilitas magnetiknya juga

menunjukkan derajat anisotropi yang tinggi ( rata-rata derajat anisotropi magnetiknya 23,7%

dengan simpangan baku 3,05) hal sangat berbeda dengan hasil penelitian terdahulu yang

menyatakan bahwa derajat anisotropi untuk batuan beku ditemui selalu lebih kecil dari 10% (12)

.

Hal ini disebabkan oleh ukuran bulir dari sampel ini berbeda dengan ukuran bulir dari batuan

beku yang biasa di teliti (dykes), dimana dari ukuran bulir yang ditemui pada sampel ini adalah

multidomain. Hal ini bisa di lihat dari distribusi ukuran bulir pada gambar 4.3. Ukuran bulir yang

mendominasi bahan bisa mempengaruhi kualitas rekaman remanen magnetik batuan dan akan

menyebabkan perbedaan anisotropi batuan. Penyebab lain adalah ketidakstabilan remanen

magnetiknya gambar 4.4 yang mana hal ini juga menunjukkan bahwa sampel ini memiliki

ukuran bulir yang relatif besar sehingga mempengaruhi anisotropinya (anisotropinya tinggi ).

Gambar. IV.3 Distribusi ukuran bulir (dari garis dari yang paling curam berturut-turut bernilain

0,1μm, 0,2μm 1μm 5μm 20-25μm dan 200μm)(10)

Gambar IV.4 Kurva Penurunan Intensitas (a dan plot ortogonal dari demagnetisasi AF (b dan c)

untuk sample (sikambe 3 C) skala plot ortogonal dalam mA/m10

Gambar. IV.6 Kurva peberian IRM untuk 4 sample yang menunjukan saturasi pada medan

magnetik rendah, hal ini mengidentifikasikan batuan mengandung minderal magnetite (10)

Hasil pengukuran derajat anisotorpi dengan metode AAS selalu menunjukkan hasil yang

kecil dari hasil pengukuran anisotropi dengan menggunakan metode AMS yang juga ditemukan

pada pengukuran anisotropi pada sedimen (3)

. Hal ini disebabkan ukuran bulir magnetite yang

mendominasi tipe anisotropi itu berbeda.

Lineasi magnetiknya yang lebih kuat daripada foliasi magnetiknya ( faktor bentuk T rata-

rata -0,24 dengan simpangan baku 0,36), hal ini memperlihatkan hasil yang berbeda dengan

sumbu-sumbu minimum dan maksimumnya menyebar. Hal ini berarti sumbu-sumbu

suseptibilitas tersebut tidak memperlihatkan kecenderungan ke suatu arah tertentu, dan ini berarti

pula bahwa bulir-bulir mineral magnetik pada diorit ini tidak menunjukkan pertumbuhan yang

sesuai dengan arah terbentuknya intrusif diorit tersebut (vertikal). Hasil ini sangat berbeda

dengan temuan yang telah dilakukan sebelumnya, dimana sumbu-sumbu suseptibilitasnya selalu

sesuai dengan arah aliran purbanya (12)

. Hal ini bisa disebabkan karena sampel diorit yang

digunakan memiliki kandungan magnetite yang besar dan ukuran bulirnya menunjukkkan multi

domain sehingga mempengaruhi pada pengukuran. Seperti yang telah disebutkan pada bab I

bahwa metode AAS sangat di pengaruhi oleh butiran single domain dan Pseudo single domain

serta mineral ferromagnetik sedangkan untuk metode AMS dipengaruhi oleh butiran

multidomain, mineral paramagnetik dan superparamagnetik.

Walaupun metode AAS lebih efektif daripada metode AMS untuk sampel yang

mengadung mineral ferromagnetik tetapi pengukuran AAS ini memerlukan waktu yang lebih

panjang daripada pengukuran AMS. Untuk pengukuran AAS bisa mengambil waktu 3 sampai 4

jam untuk satu sampel sedangkan pengukuran AMS hanya 15 menit untuk satu sampel.

Disamping itu pada pengukuran AAS bisa saja remanen magnetik yang diukur menunjukkan

pola tertentu namun pada pengukuran AMS menunjukkan pola yang lain. Hal seperti ini bisa

diakibatkan karena kontribusi dari mineral diamagnetik dan paramagnetik yang tumbuh sehingga

mempengaruhi pengukuran AMSnya yang mengakibatkan arah yang diukur dari kedua metode

ini tidak saling mendukung.

BAB V

KESIMPULAN

Beberapa hal yang dapat disimpulkan pada penelitian yang telah dilakukan ini

diantaranya :

1. Anisotropi magnetik yang ditunjukkan dari hasil pengukuran metode AAS dan AMS

pada sampel diorite ini sangat tinggi ( derajat anisotropi > 5% ). Lineasi magnetiknya

lebih kuat daripada foliasi magnetiknya.

2. Sampel Diorit ini tidak cocok untuk kajian paleomagnetik.

3. Arah sumbu-sumbu suseptibilitasnya tidak menunjukkan pola tertentu, yang berarti

bahwa butir-butir magnetik sampel ini tidak menunjukkan pola pertumbuhan yang sesuai

dengan pola pertumbuhan intrusi diorite berbeda dengan batuan beku pada umumnya.

4. Perbandingan derajat anisotropi dari metode AAS dan AMS lebih kecil dari 1 (rata-rata

0,64 dengan simpangan baku 0,16)

5. Metode AAS lebih efektif daripada metode AMS untuk sampel yang sedikit mengandung

mineral ferromagnetik, tetapi pada pengukurannya memerlukan waktu yang lebih lama

daripada metode AMS.

6. Perbedaan yang diperoleh dari hasil pengukuran AAS dan AMS disebabkan sampel

didominasi oleh butiran multidomain dan butiran magnetite.

DAFTAR PUSTAKA

Bijaksana, S, Magnetic Anisotropy of Cretaceous Deep Sea Sedimentary Rock from The Pacific

Plate, Unpublished M.Sc. Thesis , Memorial University of New Foundland, 51p, 1991.

Bijaksana S, Analisa Mineral Magnetik dalam masalah lingkungan, Jurnal Geofisika, 1,19-27.

2002

Bijaksana . S . Ngkoimani, L, Abdulah C.L. Hardjono, T, Cenozoic reconstructing of Java, Proc.

HAGI=IAGI Joint Conv, Jakarta, 2003

Dunlop, D,J & Ozdemir Ozden, 1997, 1997, rock Magnetism, Cambridge University Press,

United Kingdom.

Hall, r, Reconstructing Cenozoic SE Asia, Journal Asian Earth Sciences, 20. 353,2002

King, J, Banerjee, S.K. Marvin, J dan Ozdemir, O, A Comparison of Different Magnetic

Methods for Determining the Relative Grain Size of magnetite in Natural Materials, Some

Results from Lake Sediments, Earth and Planetary Sciense Letter, 59, 404-419, 1982.

Ngkoimani, L ,S,, Bijaksana , The Houw Liong, The Suitability of Andesitic, Rocks from

Yogyakarta for Paleomagnetic Study, Prosiding HAGI 29th, 426-430, Yogyakarta, 2004.

Soeria atmadja, R, Maury. R,C,Bellon, H , Pringgoprawiro, H, Polve, M, Tertiary magnetic Belt

in Java 9,12,, 13-77, 1994

Sutanto, Soeria Atmadja, R, Maury, R, C, H. Bellon. H, Proceed Geologi dan Geoteknologi

Pulau Jawa 73-76. 1994

Tarling, d, H, hrouda , F, The Magnetic Anisotropy of rocks, Chapman & Hall, 1993.

Tauxe , L, Paleomagnetic Principles and Practice, Kluwer Academic Publishers, 1998

Wartono, R, Sukandarrumidi, Rosidi H.M.d, Peta Geologi Lembar Yogyakarta, Jawa Pusat

Penelitian dan Pengembangan Geologi, 1995