Estimasi Ukuran Bulir Mineral Magnetik pada Batuan Peridotit Berdasarkan Peluruhan Anhysteretic Remanent Magnetization (ARM) Rina Reida1), Sudarningsih2) dan Totok Wianto2)
Abstract: A decaying measurement of Anhysteretic Remanent Magnetization (ARM) has been undertaken to estimation the grain size of magnetic mineral which carries remanent on peridotite igneous rocks. The samples are taken from Desa Aranio, Kabupaten Banjar, South Kalimantan. The samples are taken in a cylinder from with the diameter 2.54 cm and 2.2 cm in length by using Drill Model D026-C. The giving, measuring and decaying process of ARM is done by Molspin AF Demagnetizer, partial Anhysteretic Remanent Magnetization (pARM), and Minispin Magnetometer. The estimation of grain size of magnetic mineral is obtained by seeing ARM intensity decaying curve towards magnetic field shown by the samples of peridotite igneous rocks. The ARM intensity decaying curve show that the estimated peridotite rocks in research are dominated by multidomain and the size are big, whereas the distribution of the grain size is larger than 200 μm. Keywords: peridotit, Anhysteretic Remanent Magnetization (ARM), magnetic grain size, multidomain
lebih besar (kasar) dibandingkan
PENDAHULUAN Kajian
kemagnetan
bulir-bulir
pada
pada
(Sapiie
memanfaatkan
medan
penelitian yang telah dilakukan Zhao
magnetik bumi pada batuan, ketika
(1996) dan Lawrence dkk (1995)
batuan tersebut terbentuk telah dikaji
terhadap
secara
menunjukkan bahwa batuan peridotit
mendalam
paleomagnetik
dalam
atau
bidang
Berdasarkan
batuan
mengandung
kemagnetan
200).
ekstrusif
batuan atau mineral alamiah yang rekaman
dkk,
batuan
mineral
peridotit
magnetite,
purba oleh Bijaksana (2002) dan
yang merupakan salah satu mineral
Ngkoimani
magnetik. Mineral magnetik ini akan
dkk
(2004)
dengan
sampel berupa batuan andesit. Jenis
merekam
batuan lain yang dapat digunakan
bumi ketika batuan tersebut mulai
dalam
terbentuk.
kajian
paleomagnetik
ini
arah
Kualitas
adalah batuan beku jenis peridotit.
medan
rekaman
magnetik
medan
termasuk
mag-netik bumi pada batuan dapat
batuan beku intrusif (batuan beku
dipengaruhi oleh beberapa para-
dalam) yang ukuran bulirnya relatif
meter yaitu bentuk dan ukuran bulir
Batuan
peridotit
juga
1) Mahasiswa Program Studi Fisika FMIPA Universitas Lambung Mangkurat 2) Staf Pengajar Program Studi Fisika FMIPA Universitas Lambung Mangkurat
180
Reida, R., Sudarningsih dan Wianto, T, Estimasi Ukuran Bulir ..............
181
mineral magnetik. Ukuran bulir ini
ukuran bulir magnetik dan domain
mempengaruhi
magnetiknya (Mufit dkk, 2006).
keadaan
domain
Tujuan
magnetik pada mineral pembawa
dari
penelitian
ini
Bulir-bulir
adalah mengetahui domain magnetik
mineral magnetik berukuran kecil
dan memperkirakan ukuran bulir
cenderung akan memiliki domain
mineral magnetik yang terkandung
magnetik tunggal (single domain)
dalam batuan beku jenis peridotit
atau domain tunggal semu (pseudo
yang berasal dari Desa Aranio,
single domain). Magnetisasi pada
Kabupaten
bulir single domain dan pseudo
Selatan.
magnetisasi
remanen.
Banjar,
Menurut
single domain cenderung member-
Kalimantan
Sikumbang
dan
kan informasi lebih akurat dalam
Heryanto (1994) keadaan geologi
kajian
paleomagnetik
karena
tempat pengambilan sampel yaitu di
memiliki
magnetisasi
lebih
Desa Aranio, Kabupaten Banjar,
stabil, dibandingkan bulir magnetik
Kalimantan Selatan termasuk dalam
berukuran besar yang mempunyai
komplek
domain yaitu multidomain, cende-
Kalimantan Selatan. Komplek akresi
rung tidak akurat (Ngkoimani dkk,
tersebut
2004).
berupa Salah
satu
yang
cara
yang
akresi
Bobaris-Meratus,
disusun
batuan
dasar
batuan
malihan,
batuan
mafik-ultramafik
(peridotit,
gabro,
dapat digunakan untuk mengesti-
basalt) yang secara tektonik ditutupi
masi ukuran bulir mineral magnetik
oleh
adalah
non-
kapur (Formasi Pitap), dan endapan
mikroskopik. Metode ini merupakan
volkanistik kapur (Formasi Haruyan/
cara
bulir
Manunggul). Secara tidak selaras
tidak
langsung
diatasnya ditutupi endapan sedimen
satunya
dengan
dengan mengetahui
magnetik yaitu
metode
secara
salah
ukuran
produk
vulkanik,
magmatik
tersier dan kuarter.
Lowrie-Fuller.
Berdasarkan penelitian yang
Metode ini dilakukan dengan cara
telah dilakukan Gaol dkk (2005), di
melakukan
artifisial
daerah Karang Intan - Aranio - Riam
dalam bentuk ARM (Anhysteretic
Kanan - Pa’u yang merupakan sisi
Remanent Magnetization). Dimana
utara Pegunungan Meratus terdapat
hasil peluruhan ARM dapat member-
batuan peridotit, batuan malihan
kan
yang diperkirakan sebagai alas dari
menggunakan
tes
magnetisasi
informasi
tentang
estimasi
182
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (180 – 197)
batuan
peridotit
yang
tersingkap
alam
berdasarkan
perilaku
akibat erosi tektonik pada batuan
molekulnya
peridotit diatasnya, batuan peridotit
magnetik
yang telah mengalami serpentini-
kategori
sasi, dan batuan granitik. Anak
diamagnetik
Sungai Riam Kanan di Desa Aranio
Material
juga terdapat batuan amfibolit yang
diamagnetik
dihasilkan dari proses metamorfisme
magnetisasi
tidak
batuan peridotit.
magnetik.
Sedangkan
Atom-atom yang membentuk semua
material
mengandung
terhadap luar
atas
tiga
paramagnetik,
dan
feromagnetik.
paramagnetik
dan
tanpa
adanya
akan
bersifat bahan
feromagnetik memiliki sifat magnetik jangka panjang apabila berada di bawah
elektron-elektron
feromagnetik
membentuk
terdiri
yakni
elektron-elektron yang bergerak dan ini
medan
suhu
Curie. biasa
Material digunakan
simpal-simpal arus mikroskopik yang
menjadi magnet permanen (seperti
menghasilkan medan magnetiknya
besi). Material yang memiliki sifat
sendiri,
magnetik
dengan
kemagnetan
lemah
biasa
disebut
kata
lain
disebabkan
oleh
sebagai nonmagnetik (Moskowitz,
dalam
2009). Bahan paramagnetik dan
gerakan-gerakan
elektron
orbitalnya
gerakan-gerakan
dan
feromagnetik
memiliki
elektron yang berhubungan satu
dengan
sama
permanen, sedangkan diamagnetik
lainnya.
Dalam
banyak
momen
dipol
molekul
tidak
magnetik
material, arus-arus ini diorientasikan
molekulnya
secara acak dan tidak menyebabkan
momen magnetik permanen (Tipler,
medan magnetik netto, tetapi dalam
2001). Diamagnetik
beberapa material sebuah medan
mempunyai
adalah
salah
luar (medan yang dihasilkan oleh
satu bentuk magnet yang cukup
arus
lemah.
di
luar
menyebabkan
material)
dapat
simpal-simpal
terorientasi
dalam
sehingga
medan
arah
ini
medan,
Bahan diamagnetik ketika
ditempatkan dalam medan magnet, memiliki
momen
magnet
yang
magnetiknya
menyebabkan dalam dirinya mela-
ditambah pada medan luar tersebut,
wan arah medan magnet dari luar.
maka dikatakan bahwa material ini
Sifat ini sekarang diketahui sebagai
mengalami magnetisasi (Sears dan
hasil arus listrik yang disebabkan
Zemansky, 2004). Bahan-bahan di
dalam atom dan molekul tunggal.
Reida, R., Sudarningsih dan Wianto, T, Estimasi Ukuran Bulir ..............
Arus
ini
menghasilkan
183
Paramagnetik tidak seperti
momen
magnet
yang
melawan
medan
ferromagnetik
magnet
luar.
Beberapa
bahan
oleh
diamagnetik yang paling kuat adalah
tidak
logam bismuth dan molekul organik
magnetiknya
seperti benzena (Sartono, 2006).
magnet eksternal tak lagi diterapkan
Bahan-bahan
diamagnetik
yang
juga
tertarik
medan magnet, paramagnetik mempertahankan
sifat
sewaktu
medan
(http://id.wikipedia.org). Kebanyakan
terdiri atas atom-atom yang tidak
material
memiliki
magnetik
sangat lemah karena pengacakan
permanen. Ketika diberi medan luar,
termal dari momen magnetik atom
akan
tersebut. Dengan demikian di atas
momen
menghasilkan
magnetisasi
paramagnetik
negatif dan ini adalah suseptibilitas
temperature
negatif (Moskowitz, 2009).
magnetik
Paramagnetik adalah bahan-
Curie
akan
tarikannya
bahan
fero-
berubah menjadi
paramagnetik (Sartono, 2006).
bahan yang memiliki suseptibilitas
Bahan feromagnetik merupa-
magnetik yang positif dan sangat
kan
kecil. Paramagnetisme muncul pada
suseptibilitas magnetik (χ) positif
bahan yang atom-atomnya memiliki
yang sangat tinggi, namun bahan ini
momen magnetik permanen yang
akan
berinteraksi satu sama lain secara
paramagnetik jika diberikan ganggu-
sangat lemah. Apabila tidak ada
an berupa pemberian suhu yang
medan
momen
relatif tinggi melebihi suhu Curie.
magnetik ini akan berorientasi acak.
Dalam bahan-bahan ini sejumlah
Adanya
medan
luar,
kecil medan magnetik luar dapat
momen
magnetik
cenderung
menyebabkan derajat yang tinggi
magnetik
menyearahkan
luar,
magnetik ini
sejajar
dengan
medannya, tetapi ini dilawan oleh kecenderungan
momen
pada
bahan
yang
berubah
momen
memiliki
menjadi
dipol
nilai
bahan
magnetik
atomnya (Tipler, 2001).
untuk
Pada material feromagnetik,
berorientasi acak akibat gerakan
bila tidak ada medan luar yang
termalnya.
momen
dipakai maka magnetisasi domain
yang menyearahkan dengan medan
diorientasikan secara acak, tetapi
ini
bila sebuah medan hadir, maka
Perbandingan
bergantung
medan 2001).
dan
pada
temperatur
kekuatan (Tipler,
domain-domain mengorientasikan
itu
cenderung
dirinya
paralel
184
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (180 – 197)
terhadap medan
medan luar
tersebut.
ditambah,
Jika
sebuah
dan
kristalisasi
pembekuan
magma.
tersebut
Proses
merupakan
akhirnya
proses perubahan fase dari fase cair
semua
menjadi fase padat. Pembekuan
momen magnetik dalam material
magma akan menghasilkan kristal-
feromagnetik itu dijajarkan paralel
kristal mineral primer ataupun gelas.
dengan medan luar tersebut. Kondisi
Proses pembekuan magma berpe-
ini dinamakan magnetisasi saturasi,
ngaruh terhadap tekstur dan struktur
setelah
dicapai,
primer batuan, sedangkan komposi-
penambahan medan luar lebih jauh
si batuan sangat dipengaruhi oleh
tidak akan menambah magnetisasi
sifat magma asal (Sapiie dkk, 2006).
tahapan
tertentu
pada
dicapai
dimana
hampir
tahapan
ini
Magma dapat mendingin dan
(Sears dan Zemansky, 2004). Material feromagnetik, mena-
membeku di bawah atau di atas
han gaya magnet ketika medan
permukaan bumi. Bila membeku di
magnet eksternal dihilangkan atau
bawah permukaan bumi, terbentuk-
dikurangi. Efek ini adalah hasil dari
lah batuan beku dalam atau batuan
interaksi kuat antara momen magnet
intrusif
atom-atomnya atau elektron dalam
Sedangkan bila magma dapat men-
substansi magnetik yang menghasil-
capai permukaan bumi kemudian
kan momen magnet sejajar satu
membeku, terbentuklah batuan beku
terhadap yang lain. Biasanya materi-
luar atau batuan beku ekstrusif
al ferromagnetik dibagi ke dalam
(Sapiie dkk, 2006).
(batuan
Batuan
beku
peridotit
plutonik).
termasuk
daerah-daerah
disebut
domain,
dalam
domain,
momen
batuan beku dalam atau batuan
atomiknya memiliki arah yang sejajar
beku intrusif. Tubuh batuan beku
satu dengan yang lain. Jika diberi
dalam
medan dari luar kemudian medan
ukuran yang beragam, tergantung
dikurangi hingga menjadi nol maka
kondisi
bahan ferromagnetik menunjukkan
sekitarnya.
kurva histerisis (Sartono, 2006).
memiliki jenis batuan yang berbeda,
salah
setiap
mempunyai magma Batuan
bentuk dan beku
dan
batuan juga
Batuan peridotit merupakan
berdasarkan pada komposisi mineral
satu
pembentuknya
jenis
batuan
beku.
dan
jenis
batuan
Batuan beku adalah batuan yang
beku yang berupa batuan peridotit
terbentuk langsung dari pembekuan
memiliki kandungan mineral kuarsa
185
Reida, R., Sudarningsih dan Wianto, T, Estimasi Ukuran Bulir ..............
yang paling sedikit diantara jenis
batuan mulai mengeras, rekaman
batuan beku lainnya seperti granit,
akan terkunci hingga kini. Batuan ini
granodiorit, diorit dan gabro (Sapiie
dapat digunakan sebagai sampel
dkk, 2006).
dalam kajian paleomagnetik pada
Batuan peridotit merupakan
suatu daerah (Gambar 1).
batuan beku ultrabasa yaitu batuan beku yang mengandung <45% SiO2, kandungan MgO >18 %, rendah akan kandungan Kalium dan umumnya kandungan mineral mafiknya >90%, sehingga memberikan warna yang lebih gelap atau sering disebut
Gambar 1. Batuan Peridotit
batuan beku ultra mafik. Komposisi Salah
mineral utama dari batuan peridotit ini
adalah
sedangkan
olivin
dan
mineral
piroksin,
tambahannya
satu
penentu
sifat
magnetik dari mineral-mineral magnetik
adalah
ukuran bulir mineral
berupa Ca feldspar. Tekstur dari
magnetik. Ukuran bulir-bulir mineral
batuan peridotit adalah faneritik yaitu
tersebut secara umum dikelompok-
memiliki butir yang cukup besar, dan
kan dalam domain magnetik. Setiap
memperlihatkan besar kristal yang
mineral
hampir
domain magnetik. Suatu material
seragam
dan
saling
mengunci (Sapiie dkk, 2006). dan
magnetik
mengandung
magnetik dapat mengalami magneti-
Dilihat dari komposisi unsur
sasi secara spontan dikarenakan
mineral
adanya daerah-daerah kecil yang
yang
terkandung
dalam batuan peridotit, batuan ini
biasa
mengandung
magnetik
domain-domain ini berukuran kecil (1
yang menentukan sifat magnetik
– 100 mikron). Keberadaan dari
batuan
domain-domain ini ditunjukkan oleh
mineral
tersebut.
Berdasarkan
disebut
domain
magnetik,
kandungan mineral magnetik yang
beberapa
sifat-sifat
magnetik,
dikandung batuan peridotit, mineral
koersitifitas,
dan
ini dalam kondisi setimbang akan
berhubungan dengan ukuran bulir
merekam atau mengarah ke arah
(Moskowitz, 2009).
remanen
yang
medan magnetik bumi ketika batuan
Domain adalah daerah di
tersebut mulai terbentuk. Pada saat
dalam kristal dimana semua sel
186
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (180 – 197)
satuan
pada
daerah
tersebut
multidomain jika diameternya > 10
memiliki orientasi magnetik yang
μm.
sama. Dalam daerah ini, semua
terbaik
untuk
momen magnetik disearahkan, tetapi
adalah
sekitar
arah penyearahannya beragam dari
hematite, ukuran peralihan dari SD
daerah ke daerah (Tipler, 2001).
ke MD adalah jauh lebih besar (15
Secara garis besar ada 3 macam
juta), terutama karena magnetisasi
domain
single
saturasi itu adalah sekitar 200 kali
domain (SD), multidomain (MD) dan
lebih rendah dari magnetite. Ukuran
pseudo single domain (PSD).
bulir sangat berpengaruh pada sifat
magnetik
Batasan
yaitu
antara
single
Untuk
magnetik
magnetite, ukuran
bahan.
80
perkiraan peralihan
nm.
Single
Untuk
domain
domain, pseudo single domain dan
sangat
multidomain untuk masing-masing
pengaruh medan luar sedangkan
mineral
magnetik
berbeda-beda.
multi domain tidak stabil terhadap
Sebagai
contoh
magnetite
akan
pengaruh medan luar. Kestabilan
single
domain
jika
tersebut sangat berpengaruh pada
bertipe
diameternya < 0.1 μm dan bertipe
bersifat
stabil
terhadap
sifat magnetik bahan magnetik.
Gambar 2. Kurva histeresis untuk bulir magnetik MD dan SD (Dunlop dan Ozdemir, 1997) Pada dasarnya domain dapat digambarkan
sebagai
wilayah
dalam
Wilayah
tersebut
bulir
pembagian magnetik.
adalah
tempat
dimana momen magnetik berada. Pada multidomain, wilayah tersebut dapat
mengarah
secara
acak
sehingga neto dari momen magnetik
Reida, R., Sudarningsih dan Wianto, T, Estimasi Ukuran Bulir ..............
187
dapat kecil atau nol. Untuk single
terhubung satu sama lainnya karena
domain, neto momen magnetiknya
adanya daerah transisi antar domain
besar karena wilayahnya hanya satu
yaitu
dalam arah tertentu. Pembagian ke
domain adalah penghubung antara
dalam
daerah-daerah yang magnetisasinya
banyak
domain,
domain-
dinding
domain.
Dinding
memiliki arah yang berbeda.
domain yang berdekatan tidak dapat
Gambar 3. Grafik hubungan antara koersitifitas dengan diameter partikel dan batasan ukuran bulir SD, PSD dan MD untuk mineral magnetite dan hematite (Moskowitz, 2009).
(a)
(b)
(c)
Gambar 4. Penggambaran domain magnetik sebagai pembagian wilayah dalam bulir mineral magnetik (a) Single domain (b) Pseudo single domain (c) Multidomain Secara umum, bentuk bulir magnetik
berpengaruh
pada
sumbu panjang. Sementara itu untuk bulir bulat atau uniform, intensitas
magnetisasi. Untuk bulir magnetik
magnetisasi
lonjong,
magnetisasi
setiap sumbu. Dalam kasus material
besar dalam arah
alam, dimana terdiri dari berbagai
akan
intensitas lebih
akan
sama
dalam
188
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (180 – 197)
macam
bentuk
bulir
magnetik,
Natural Remanen Magneti-
bulir
zation (NRM) merupakan magneti-
magnetik pada intensitas magneti-
sasi remanen alamiah yang telah
sasi sulit untuk diketahui.
ada dalam batuan sebelum perlaku-
pengaruh
setiap
bentuk
Bulir-bulir yang kecil (<0,1 μm
bagi
magnetite)
cenderung
an laboratorium. NRM ini mengandung lebih dari satu komponen yang
mempunyai domain tunggal (single
sangat
domain atau SD), sementara bulir
geomagnetik dan proses geologi
yang lebih besar mempunyai domain
selama pembentukan batuan dan
jamak (multidomain atau MD). Bulir
setelah pembentukan batuan. NRM
SD mempunyai sifat yang sangat
total merupakan jumlah dari NRM
berbeda dengan bulir MD. Misalnya,
primer dan NRM sekunder. NRM
dua
primer
bulir
magnetik
berbentuk
tergantung
pada
diperoleh
medan
pada
ellipsoid, masing-masing SD dan
pembentukan
MD. Untuk bulir MD arah susep-
NRM sekunder diperoleh setelah
tibilitas magnetik mempunyai harga
pembentukan batuan (Butler,1992).
maksimum pada arah sejajar sumbu
batuan,
saat
sedangkan
Dalam
pemberian
medan
dapat
dilakukan
dengan
panjang ellipsoid, sementara untuk
luar
bulir SD justru sebaliknya. Bulir SD,
memberikan medan bolak balik yang
arah suseptibilitas maksimum justru
kuat
berarah tegak lurus terhadap sumbu
dengan medan searah yang kecil.
panjang (Bijaksana, 2004).
Medan magnetik bolak-balik yang
Eksperimen
menunjukkan
tinggi
pada
akan
sampel
bersamaan
mengacaukan
arah
perbedaan respon berbagai ukuran
momen magnetik tidak stabil dan
bulir magnetik terhadap medan ARM
menurunkan
dan
mempengaruhi
sampel, tapi dengan melapiskan
distribusi bulir magnetik (Dunlop dan
medan searah walaupun kecil akan
Ozdemir,
memperkuat
ARM
dapat 1997).
ketergantungan
ARM terhadap
memiliki ukuran
intensitas
intensitas
magnetik
magnetik.
Magnetisasi ini disebut anhysteretic (ARM)
bulir mineral magnetik. ARM dapat
remanent
mempengaruhi penjajaran momen-
(Dunlop dan Ozdemir, 1997). ARM
momen
yang diperoleh oleh suatu sampel
magnetik
bulir
secara
magnetization
efesien pada bulir-bulir di <1 mikron
batuan
biasanya
paralel
dengan
dan bulir >15 mm (Amerigian, 1977).
medan searah dan intensitasnya
Reida, R., Sudarningsih dan Wianto, T, Estimasi Ukuran Bulir ..............
189
merupakan fungsi dari intensitas
diketahui melalui kurva peluruhan
kedua medan yang diberikan. ARM
intensitas ARM dengan melakukan
pada suatu contoh batuan juga
proses demagnetisasi (Mufit dkk,
tergantung
relatif
2006). Kurva peluruhan AF demag-
antara medan searah dan kerapatan
netisasi ARM ini dapat membedakan
partikel
partikel SD/PSD dan MD, yang
pada
orientasi
magnetik
(Winkler
dan
dikenal dengan test Lowrie-Fuller,
Sagnotti, 1994). Intensitas ARM bergantung
dapat dilihat pada Gambar 4. Lowrie
pada arah relatif medan bolak-balik
dan Fuller mengusulkan suatu tes
(H) dan medan searah (Ho) yang
berdasarkan demagnetisasi AF yang
diberikan. Jika Ho sejajar dengan H,
dapat diaplikasikan terhadap NRM
maka
secara langsung dan akan cepat
lebih
dari
50%
momen dan
menyeleksi batuan beku dengan SD
menghasilkan netto remanen yang
yang diinginkan. Berdasarkan obser-
searah dengan arah Ho. Jika Ho
vasi
tegak lurus terhadap H, tidak terjadi
demagnetisasi AF dari medan lemah
polarisasi.
yang
dan kuat TRM memiliki perbedaan
diblok dalam orientasi yang berbeda,
hubungan untuk bulir SD dan bulir
tidak
tapi
besar MD dari magnetite. Dalam
mempunyai netto resultan intensitas
penelitian laboratorium tes ini sering
ARM
Secara
menggunakan medan lemah ARM
eksperimen diperoleh bahwa ARM
sebagai pengganti medan lemah
yang sejajar akan dua kali lebih kuat
TRM (Dunlop dan Ozdemir, 1997).
magnetik
akan
terpolarisasi
Momen-momen
tepat yang
anti searah
sejajar Ho.
bahwa
kurva
normalisasi
dibandingkan dengan ARM yang
Semakin kecil ukuran bulir
tegak lurus. Intensitas ARM dapat
magnetik menunjukkan kemiringan
memberikan informasi tentang distri-
semakin tajam pada kurva peluruhan
busi
tersebut atau dengan kata lain bulir
ukuran
bulir dalam mineral
magnetik, dengan memban-dingkan
SD
anhysteretic suseptibility terhadap
intensitas ARM berbentuk sigmoid
DC initial suseptibility. Hasil eksperi-
dan
men ini dapat dilihat pada Gambar 5
peluruhan intensias ARM eksponen-
(Dunlop dan Ozdemir, 1997).
sial. Bulir kecil memiliki respon yang
Identifikasi ukuran bulir dan domain magnetik sampel dapat juga
memiliki
kurva
multidomain
peluruhan
memliki
kurva
lebih besar terhadap medan ARM (Dunlop dan Ozdemir, 1997).
190
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (180 – 197)
mineral magnetik yang terkandung pada batuan beku jenis peridotit berdasarkan pengukuran peluruhan ARM adalah: (1). Pengambilan sampel Teknik Gambar 5. Distribusi ukuran bulir mineral magnetite berdasarkan metode King dkk (1882) (Dunlop dan Ozdemir, 1997)
pengambilan
sampel,
pada dasarnya mengikuti standar sampling paleomagnetik yang lazim (Tauxe,
1998).
Sebelum
sampel
diambil, sampel diorientasikan terlebih dahulu arah utaranya dengan menggunakan kompas. Kemudian sampel diambil dalam bentuk silinder core berdiameter 2,54 cm dengan menggunakan Drill Model D026-C. (2). Preparasi Sampel
Gambar 6. Tes Lowrie-Fuller (Dunlop dan Ozdemir, 1997)
Pemotongan
sampel
dengan
ukuran standar siap diukur yaitu dalam bentuk silinder core ber-
METODOLOGI PENELITIAN
diameter 2,54 cm dan panjang 2,2
Alat yang digunakan dalam
cm (Tarling dan Hrouda, 1993).
penelitian ini adalah palu geologi,
Sampel dipotong dengan menggu-
kompas, plastik sampel, pemotong
nakan pemotong batuan.
batuan, bor batu Drill Model D026-C,
(3). Pemberian dan Peluruhan ARM
Molspin
Alternating
Demagnetizer,
Field
Minispin
(AF)
Magneto-
Tabel 1. Intensitas awal NRM dan ARM sampel batuan peridotit
meter, pARM (Partial Anhysteretic Sampel
Remanent Magnetization). Bahan
digunakan
1
1,0793
1,9432
dalam penelitian ini adalah batuan
2
0,3119
0,4732
peridotit yang berasal dari Desa
5
0,2131
0,7479
Aranio, Kalimantan Selatan. Prose-
6
0,5584
1,2415
dur
8
0,4225
0,4341
10
0,5636
0,6585
penelitian
yang
Intensitas NRM Intensitas ARM (mA/m) (mA/m)
yang
dilakukan
untuk mengestimasi ukuran bulir
Reida, R., Sudarningsih dan Wianto, T, Estimasi Ukuran Bulir ..............
Secara umum, saat dilakukan peluruhan terhadap intensitas
191
intensitas awal (I/Io) terhadap medan bolak-balik (H) yang diberikan. Kurva peluruhan ARM dari
ARM pada sampel, intensitasnya meluruh cukup cepat pada langkah-
sampel
langkah awal demagnetisasi yaitu
kecenderungan bentuk kurva yang
pada medan yang relatif rendah.
dihasilkan
Sedangkan
seperti Gambar 7-12.
pada
demagnetisasi
selanjutnya peluruhan nilai intensitas
batuan
peridotit,
adalah
Pada
terlihat
eksponensial
penelitian
ini
juga
ARM relatif kecil dan cenderung
dilakukan demagnetisasi terhadap
stabil
NRM, sehingga kurva peluruhan
sampai
pada
pemberian
medan tertinggi yaitu 900 Oe.
intensitasnya adalah perbandingan
Berdasarkan hasil peluruhan
intensitas dengan intensitas awal
ARM yang telah dilakukan terhadap
(I/Io) terhadap medan bolak-balik.
sampel peridotit yang berasal dari
Sampel
Desa Aranio, maka diperoleh kurva
NRMnya adalah sampel 4 dan 9,
peluruhan ARM. Kurva peluruhan
dengan intensitas awal NRM untuk
ARM ini merupakan hasil plot antara
masing-masing
perbandingan
0,3552 mA/m dan 0,5636 mA/m.
intensitas
dengan
yang
didemagnetisasi
sampel
Gambar 7. Kurva peluruhan ARM pada sampel 1
Gambar 8. Kurva peluruhan ARM pada sampel 2
adalah
192
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (180 – 197)
Gambar 9. Kurva peluruhan ARM pada sampel 5
Gambar 10. Kurva peluruhan ARM pada sampel 6
Gambar 11. Kurva peluruhan ARM pada sampel 8
I/Io
1
0.5
0 0
200
400
600
800
1000
Medan bolak-balik (Oe)
Gambar 12. Kurva peluruhan ARM pada sampel 10 peluruhan
intensitas NRM kedua sampel turun
NRM diketahui kestabilan magneti-
drastis pada tahap awal demag-
sasi remanen sampel. Pada kurva
netisasi. Hasil selengkapnya dapat
peluruhan NRMnya terlihat bahwa
dilihat pada Gambar 13 dan 14.
Berdasarkan
kurva
Reida, R., Sudarningsih dan Wianto, T, Estimasi Ukuran Bulir ..............
193
I/Io
1
0.5
0 0
200
400
600
800
1000
Medan bolak-balik (Oe)
Gambar 13. Kurva peluruhan NRM pada sampel 4
I/Io
1
0.5
0 0
200
400
600
800
1000
Medan bolak-balik (Oe)
Gambar 14. Kurva peluruhan NRM pada sampel 9 Sampel yang telah diberikan
besar dari pada intensitas mula-mula
Anhysteretic Remanent Magnetiza-
(Tipler, 2001). Untuk mengetahui
tion (ARM), memiliki nilai intensitas
lebih jelas tentang domain magnetik,
yang lebih besar dibandingkan nilai
maka dilakukan peluruhan terhadap
intensitas awalnya atau sebelum
ARM yang telah diberikan.
pemberian ARM. Hal ini disebabkan
Setelah dilakukan peluruhan
pada saat pemberian ARM selain
terhadap intensitas ARM pada 6
diberikan medan bolak-balik juga
sampel yaitu sampel 1, 2, 5, 6, 8,
diberikan medan searah, dengan
dan 10, pada sampel 1 terlihat
pemberian
ini
bahwa saat diberi medan AF yang
yang
rendah yaitu 50 Oe (tahap awal
terdapat dalam domain magnetik
demagnetisasi) intensitasnya melu-
akan cenderung mengorientasikan
ruh
dirinya
pemberian
medan
momen-momen
paralel
searah
magnetik
terhadap
medan
relatif
kecil,
tetapi
medan
AF
setelah 100
Oe
searah tersebut. Sehingga intensitas
intensitasnya meluruh cukup besar
magnetiknya
yaitu dari 1,8119 mA/m menjadi
menjadi
bertambah
194
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (180 – 197)
1,094 mA/m. Kemudian pada pada
cepat.
saat pemberian medan 150 - 200 Oe
sampai medan 550 Oe menunjukkan
peluruhan
peluruhan yang relatif kecil. Kurva
intensitasnya
kembali
Kemudian
didemagnetiasi
relatif kecil. Tahap demagnetisasi
peluruhan
selanjutnya dari medan 200 – 350
Gambar 10. Pada sampel 8 dan 10
Oe intensitasnya meluruh cukup
intensitasnya meluruh relatif cepat
besar. Tetapi pada saat pemberian
pada saat pemberian medan yang
medan AF yang semakin besar
rendah
sekitar ≥ 400 Oe peluruhannya lebih
pemberian
cenderung
Kurva
sedangkan pada pemberian medan
pada
di atas 350 Oe peluruhan intensitas-
lebih
peluruhannya
dapat
stabil. dilihat
dapat
dilihat
yaitu
pada
sampai
medan
AF
pada
350
Oe,
nya relatif stabil, hal ini dapat terlihat
Gambar 7. Dilihat dari kurva peluruhannya (Gambar 8) pada sampel 2
jelas pada kurva peluruhan ARMnya (Gambar 11 dan 12). Berdasarkan
peluruhan intensitasnya relatif lebih
bentuk
kurva
cepat pada awal-awal tahap demag-
peluruhan Anhysteretic Remanent
netisasi yaitu dari pemberian medan
Magnetization (ARM), terlihat bahwa
AF 50 - 300 Oe. Tahap demagneti-
sampel batuan peridotit yang berasal
sasi
menunjukkan
dari Desa Aranio pada umumnya
peluruhan intensitas yang relatif kecil
ketika diberi medan yang rendah ≤
atau cenderung lebih stabil. Hal ini
300 Oe intensitas ARM meluruh
juga terjadi pada sampel 5, yaitu
cukup
pada
demagnetisasi
pemberian medan AF yang lebih
intensitasnya turun relatif cepat dan
tinggi intensitas ARM meluruh relatif
pada saat pemberian medan yang
kecil atau stabil, sehingga dihasilkan
lebih besar sekitar 400 - 900 Oe
bentuk
peluruhan intenitasnya relatif stabil.
cenderung berbentuk eksponensial.
Untuk lebih jelas dapat dilihat kurva
Berdasarkan
peluruhannya pada Gambar 9.
Lowrie-Fuller tentang demagnetisasi
selanjutnya
tahap
awal
Sedangkan sampel 6, saat pemberian
medan
peluruhannya
relatif
AF
50
kecil,
Oe tetapi
besar
dan
kurva
pada
peluruhan
hasil
saat
yang
eksperimen
terhadap ARM, jika kurva yang dihasilkan berbentuk eksponensial maka
diperkirakan
mineral
pada saat diberikan medan AF 100
magnetiknya mempunyai bulir-bulir
- 300 Oe intensitas meluruh cukup
magnetik yang berukuran besar dan
Reida, R., Sudarningsih dan Wianto, T, Estimasi Ukuran Bulir ..............
195
bersifat multidomain. Jadi, sampel
(sampel 1, 2, 5, 6, 8,dan 10) memiliki
batuan peridotit di daerah Aranio
distribusi ukuran bulir lebih dari 200
mengandung mineral magnetik yang
μm.
didominasi oleh bulir-bulir magnetik
keadaan domainnya, dapat disesuai-
berukuran
kan
besar
dan
bersifat
Sedangkan dengan
untuk
melihat
eksperimen
yang
dilakukan oleh Lowrie dan Fuller
multidomain. Hasil pengukuran peluruhan
(Dunlop dan Ozdemir, 1997) tentang
ARM ini juga didukung oleh hasil
pemberian AF Demagnetisasi ter-
estimasi ukuran bulir melalui hasil
hadap NRM pada mineral magnetite.
plot antara anhysteretic suseptibility
Sehingga berdasarkan eksperimen
terhadap DC susceptibility. Berda-
Lowrie dan Fuller tersebut untuk
sarkan hasil plot tersebut dan hasil
bulir magnetik berukuran lebih dari
eksperimen King dkk (1982) maka
200 μm memiliki domain magnetik
dapat diperkirakan bahwa mineral
multidomain dengan bentuk kurva
magnetik yang terdapat pada 6
eksponensial. Hasil selengkapnya
sampel
dapat dilihat pada Gambar 15.
batuan
peridotit
Aranio
1 5
6 10 2
8
Gambar 15. Hasil plot sampel yang diberi perlakuan ARM (dari garis yang paling curam berturut-turut bernilai 0,1, 0,2, 1, 5, 20 - 25 dan 200 μm) Kurva peluruhan NRM dari
yang langsung drop pada langkah
sampel 4 dan 9 (Gambar 12 dan 13),
pertama demagnetisasi dan MDF
menunjukan bahwa ternyata sampel
(median destructive field) kurang
batuan peridotit di daerah Aranio
dari
cenderung mempunyai magnetisasi
magnetisasi ini juga menunjukan
yang tidak stabil, hal ini ditandai
bahwa
dengan kurva penurunan intensitas
sampel batuan peridotit didominasi
100
Oe.
mineral
Ketidakstabilan magnetik
pada
196
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 6 No.2, Agustus 2009 (180 – 197)
oleh ukuran bulir magnetik berupa
DAFTAR PUSTAKA
multidomain (MD). Pada sampel 3
Bijaksana, S. 2002. Kajian Sifat Magnetik pada Endapan Pasir Besi di Wilayah Cilacap dan Upaya Pemanfaatannya untuk Bahan Industri. Laporan Penelitian Hibah Bersaing, ITB, Bandung.
dan 7 tidak dianalisa karena terjadi kesalahan proses pengukuran. Hal ini juga diperkuat oleh beberapa penelitian tentang ukuran bulir
magnetik
batuan
peridotit.
Seperti penelitian yang telah oleh Rao
dan
Deutsch
(Dunlop
dan
Ozdemir, 1997) serta Roisin M. Lawrence
dkk
(1995)
dilakukan
dengan menggunakan sampel yang sama yaitu berupa batuan peridotit. Hasil penelitiannya juga menunjukkan bahwa batuan peridotit memiliki ukuran bulir magnetik yang bersifat multidomain.
KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan sampel batuan peridotit yang berasal dari Desa Aranio, Kabupaten Banjar, Kalimantan Selatan, menunjukkan bahwa sampel batuan peridotit di daerah tersebut memiliki ukuran bulir mineral magnetik yang didominasi oleh bulir-bulir magnetik berukuran besar
dan
bersifat
multidomain,
dengan distribusi ukuran bulir lebih dari 200 μm.
Dunlop, D. dan O. Ozdemir. 1997. Rock Magnetism. Cambridge University Press, Cambridge Lawrence, R.M., S.G. Jeff, dan D.H. Stephen. 1995. Magnetic Anisotropy in Serpentinized Peridotites from Site 920: Its Origin and Relationship to Deformation Fabrics. Mufit, F., Fadhillah, H. Amir, dan S. Bijaksana. 2006. Kajian tentang Sifat Magnetik Pasir Besi dari Pantai Sunur, Pariaman, Sumatera Barat. Ngkoimani, L.O., S. Bijaksana, dan T.H. Liong. 2004. Pengukuran Anisotropy Magnetic Susceptibility (AMS) dan Anhysteretic of Anisotropy Susceptibility (AAS) Sebagai Metode Estimasi Ukuran Bulir Magnetik Studi Kasus : Batuan Beku dari Formasi Andesit Tua, Yogyakarta. Sudarningsih. 2000. Anisotropi Magnetik Batuan Diorit dari Trenggalek, Jawa Timur. Tesis. Program Pasca Sarjana Institut Teknologi Bandung, Bandung. (tidak dipublikasikan) Tarling, D.H. dan F. Hrouda. The Magnetic Anisotropy of Rock. Chapman and Hall. London. Tauxe, L. 1998. Paleomagnetic Principles and Practice. Kluwer Academic Publishers.
Reida, R., Sudarningsih dan Wianto, T, Estimasi Ukuran Bulir ..............
www.hagi.or.id/download/JGeofisika/ 2006_1/2006_1_1. Diakses tanggal 19 Desember 2008 www.odp.tamu.edu/publications/15_ SR/VOLUME/.../sr153_23.pdf. Diakses tanggal 28 Juli 2009. www.paleomag.net/members/rixiang zhu/TLLCGJ2002.pdf. Diakses tanggal 27 Februari 2009.
197
Zhao, X. 1996. Magnetic Signatures of Peridotite Rocks from Sites 897 and 899 and Their Implications.
