SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2015
Uji Suseptibilitas Magnetik Tanah Gambut Kalimantan Tengah PRANITHA SEPTIANA B.*), SITI ZULAIKAH, ARIF HIDAYAT, ROSYIDA AZZAHRO Pascasarjana Jurusan Fisika Universitas Negeri Malang. Jl. Semarang 5 Malang *)E-mail:
[email protected] *) PENULIS
KORESPONDEN
TEL: 089637006536
ABSTRAK: Tanah gambut merupakan kekayaan yang tersebar di Indonesia dimana termasuk sedimen jenis limnis yang belum dimanfaatkan secara optimal. Berkaitan dengan itu, maka peneliti ingin melakukan identifikasi sifat magnetik pada tanah gambut di Kalimantan Tengah dengan menggunakan suseptibilitas magnetik. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkarakterisasi mineral magnetik tanah gambut di Kalimantan Tengah dengan menggunakan alat Bartington Susceptibilitymeter (MS2B) pada suseptibilitas low frequency dan suseptibilitas high frequency. Hasil suseptbilitas magnetik tanah gambut sebesar - 0.00009 x 10-6 m3/kg hingga 0,08 x 10-6 m3/kg dengan nilai frekuensi dependent rata-rata sebesar -0.55086% diidentifikasi terdapat campuran bulir magnetik halus dalam domainse SP (Superparamagnetik) dan sebagian kecil bulir kasar non-SP. Nilai frekuensi dependent terbesar berada pada lokasi ke empat sebesar 385,71 % dan nilai frekuensi dependent terkecil berada pada lokasi ke dua sebesar -133,3 % . Kata Kunci: suseptibilitas magnetik, tanah gambut, Kalimantan Tengah.
PENDAHULUAN Tanah gambut merupakan sedimen jenis limnis yaitu sedimen yang diendapkan di rawa-rawa atau danau. Dari total luas lahan basah di Indonesia, sebesar 21 juta ha merupakan lahan gambut yang tersebar di Sumatera, Papua dan Kalimantan (Agus dkk, 2008). Beberapa penelitian, tanah gambut telah dilakukan di Kalimantan Tengah, diantaranya uji karakteristik termal (Usup et al, 2004), topografi dan distribusi karbon (Rudyanto et al, 2015) serta proses kebakaran gambut (Prat et al, 2016 dan Arifudin, 2013). Penelitian tanah gambut juga dilakukan di beberapa negara dengan menggunakan uji sifat kemagnetan yaitu, tercatat variasi lingkungan magnetik pada danau-tanah gambut di lembah Chandra, NW Himalaya, bahwa mineral magnetik ditunjukkan oleh tiga kumpulan yang dominan. Mineral magnetik dengan variasi di danau adalah campuran antara mineral ferri-antiferromagnetik, mineral antiferromagnetik, dan secara signifikan konsentrasi meningkat dari campuran ferriantiferromagnetik (Rawat et al, 2015). Di danau Kolleru, India, empat core gambut dilakukan analisis thermomagnetik dan diketahui kandungan mineral magnetiknya yang dominan adalah titanomagnetit, magnetit dan hematit (Basavaiah et al, 2015). Tanah gambut merupakan obyek potensial untuk mempelajari kondisi lingkungan di area pengendapan melalui uji sifat magnetik yang telah terbukti dapat dilakukan pada sedimen jenis lain. Penelitian bertujuan mengkarakterisasi sifat magnetik tanah gambut dan mempelajari karakteristik mineral magnetik pembawa sifat magnetik pada tanah gambut khususnya gambut di Kalimantan Tengah. Uji awal yang dilakukan adalah uji suseptibilitas magnetik. Uji suseptibilitas magnetik dapat dilakukan pada frekuensi tinggi dan frekuensi rendah guna melihat sebaran bulir mineral magnetik sebagaimana dalam metode Dearing (1999). Sifat magnetik batuan secara umum sangat ditentukan oleh jenis, bentuk, ukuran bulir, dan konsentrasi mineral magnetik yang terendapkan dalam suatu jenis batuan. Pemahaman akan hal tersebut merupakan dasar analisis dalam kajian kemagnetan lingkungan atau environmental magnetism (Liu et al, 2012).
ISBN 978-602-71279-1-9
FG-65
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2015 METODE PENELITIAN Lokasi Pengambilan Sampel Tahap pertama adalah survey lokasi dan penentuan letak pengambilan sampel di beberapa tempat Kalimantan Tengah. Lokasi pengambilan sampel ditentukan oleh beberapa faktor seperti mudah dijangkau, belum tersentuh sehingga tanah gambut masih murni dan tidak tertimbun dengan tanah atau pasir akibat kegiatan masyarakat. Lokasi setiap titik pengambilan sampel diketahui menggunakan GPS (longittude dan latittude). Pengambilan sampel tanah gambut dilakukan di beberapa tempat Kalimantan Tengah yang terletak antara 1130 30’ – 1140 07’ Bujur Timur dan 10 35' – 20 24’ Lintang Selatan.
Gambar 1. Lokasi Pengambilan Sampel Gambut Kalimantan Tengah (sumber: https://www.google.co.id/maps/, editing).
Lokasi sampel diambil secara spasial, dimana sampel tanah gambut diambil menggunakan core dengan panjang 2 meter di kedalaman tertentu. Tahap kedua adalah tahap preparasi sampel. Sampel yang telah diambil pada masing-masing titik, lalu di slice dan dimasukkan ke dalam holder sampel yang berdiameter 2 cm (holder standart pengukuran magnetik). Dalam persiapan sampel ini diperoleh 62 sampel. Sampel tanah gambut yang diambil merupakan tanah gambut murni dengan warna tanah yang hitam dan keasaman yang tinggi (Hartatik dkk). Tahap selanjutnya adalah tahap karakterisasi, yaitu dilakukan pengukuran suseptibilitas magnetik Karakteristik mineral magnetik sampel tanah gambut di Kalimantan Tengah dapat diteliti dengan menggunakan metode kemagnetan (Wang et al, 2013). Metode kemagnetan digunakan untuk mengukur suseptibilitas magnet (Li et al, 2014). Karakterisasi sampel gambut menggunakan alat Bartington Susceptibilitymeter (MS2B) untuk mengukur nilai suseptibilitas magnetik ( ) dengan sensor dual-frekensi yaitu pada low frequency dan high frequency. Sampel bulk dimasukkan ke dalam alat dan diberi medan luar, maka akan didapatkan nilai suseptibilitas dari masing-masing sampel. Untuk mengetahui nilai massa suseptibilitas magnetik diberikan oleh persamaan: (1) / lf
Dimana χ adalah massa spesifik suseptibilitas pada low frequency (m3/kg), adalah suseptibilitas volume dan adalah density bulk (kg/m3). Nilai suseptibilitas frekuensi dependent diberikan oleh persamaan :
lf hf hf
100% .......................................................................................................... (2)
ISBN 978-602-71279-1-9
FG-66
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2015 Dimana
lf adalah suseptibilitas volume pada low frekuensi dan hf
adalah
suseptibilitas volume pada high frekuensi. HASIL DAN PEMBAHASAN
Suseptibilitas Magnetik Pengambilan sampel gambut di sepanjang jalan Trans Kalimantan yaitu daerah Pulang Pisau sampai Berengbengkel, Palangkaraya, Kalimantan Tengah menghasilkan sebanyak 62 holder dari 6 core. Diantaranya terdapat 1 core yang dihasilkan pada lattitude -2,698025 dan longitude 114,301642 di daerah Pulang Pisau. Pengambilan sampel lokasi kedua 1 core pada lattitude -2,369437 dan longitude 114,113819. Lokasi ketiga 1 core pada lattitude -2,35764 dan longitude 114, 101526, lokasi ke empat 1 core berada pada lattitude -2,256691 dan longitude 113,875191. Lokasi ke lima 1 core berada pada lattitude -2,370281 dan longitude 114,114536 dan lokasi ke enam 1 core berada pada lattitude -2,319126 dan longitude 114,06118. Uji sifat kemagnetan dilakukan dengan menggukan Susceptibility Meter Bartingtone MS2B dan menghasilkan suatu nilai volume suseptibilitas magnetik ( ). Pengukuran dengan menggunakan low frequency didapatkan nilai suseptibilitas frekuensi rendah (χlf) dan pengukuran pada high frequency didapatkan nila suseptibilitas frekuensi tinggi (χhf). Selain itu dihasilkan pula nilai persentase frekuensi dependent (χfd) dari perhitungan antara χhf dan χlf. Hasil pengukuran suseptibilitas magnetik pada sampel tanah gambut ditunjukkan pada tabel 1. Tabel 1. Memperlihatkan hubungan nilai suseptibilitas magnetik dan frequency dependent dari enam titik dimana terdapat perbedaan yang signifikan. Nilai rata-rata untuk frequency dependent adalah – 0,55086%. Korelasi antara nilai χlf dan χhf.
Berdasarkan hasil perhitungan data yang diperoleh dapat digrafikan pada gambar 2.
Gambar 2. memperlihatkan bahwa hubungan antara nilai χlf dan χhf yaitu linear dengan nilai korelasi yaitu 0,9994. Semakin besar nilai χ hf maka semakin besar χlf dan sebaliknya. Sebaran bulir pada keseluruhan sampel dapat diketahui dengan grafk hasil suseptibilitas magnetik dengan low frequency (χlf) dengan frekuensi dependent (χfd) pada gambar 3 dan 4. Tabel 1. Nilai Suseptibilitas Magnetik dan Nilai Frequensi Dependent Tanah Gambut Kalimantan Tengah Titik Pengambilan Sampel
lf
hf
fd
T1
10-6 m3/kg 0.006923917
10-6 m3/kg 0.006398406
(%) 6.700583
T2
-0.000150612
-0.000201822
-36.2704
T3
0.009223335
0.00845078
-2.36804
T4
-0.000573095
-0.000584794
42.86099
T5
0.007351346
0.00677885
23.6216
T6
-0.000387087
-0.000331591
-37.8499
RATA-RATA
0.003731301
0.003418305
-0.55086
ISBN 978-602-71279-1-9
FG-67
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2015
Gambar 2. Grafik Hubungan Antara Suseptibilitas Magnetik Frekuensi Tinggi (χhf) dengan Suseptibilitas Frekuensi Rendah (χlf) Semua Titik Core.
SP
SD-SSD MD
Gambar 3. Grafik Sebaran Bulir Antara (χlf) dan (χfd)
Gambar 3. memperlihatkan bahwa persebaran bulir pada keseluruhan sampel di enam lokasi yang berbeda didominasi oleh bulir SP dengan sedikit campuran bulir MD (Multi Domain) dan SD-SSD. Suseptibilitas magnetik frekuensi rendah (χlf) menunjukkan hubungan yang tidak signifikan dengan suseptibilitas yang bergantung frekuensi (χhf). Terdapat satu sampel yang termasuk bulir MD yaitu pada titik 1 dengan nilai suseptibilitas magnetik 0,15797.10-8 m3/kg dan frekuensi dependent 1,67%. Terdapat pula satu sampel yang termasuk bulir SD-SSD yaitu pada titik 3 dengan nilai suseptibilitas magnetik 0,92910-8 m3/kg dan frekuensi dependent 3,49%. Hampir keseluruhan sampel termasuk bulir SP pada semua titik. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut. 1.
Nilai suseptibilitas mineral magnetik pada sampel tanah gambut Kalimantan Tengah yang diambil dari enam titik berbeda berkisar antara - 0.00009 x 10-6 m3/kg hingga 0,08 x 10-6 m3/kg.
ISBN 978-602-71279-1-9
FG-68
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2015 2.
3.
Nilai suseptibilitas yang bergantung pada frequency dependent pada sampel tanah gambut Kalimantan Tengah diambil dari enam titik berbeda berkisar antara -37% 43% dengan rata-rata adalah -0,55%, diidentifikasi terdapat campuran SP (Superparamagnetik) dan bulir kasar non-SP, atau bulir SP < 0,005 m . Hubungan antara low frequency dependent dengan dependence frequency susceptibility yaitu terjadi fluktuasi (tidak linear).
UCAPAN TERIMAKASIH Penulis menyampaikan terimakasih kepada DP2M Riset Dikti yang telah memberikan dana melalui hibah unggulan perguruan tinggi (PUPT) tahun 2016-2017 dimana anggota penulis 2 menjadi ketua peneliti tersebut. Terimakasih pula kepada bapak dan ibu saya yang telah membantu proses pengambilan sampel di lapangan. DAFTAR RUJUKAN Agus, F. dan Subiksa, I.G.M., 2008. Lahan Gambut: Potensi untuk Pertanian dan Aspek Lingkungan, Balai Penelitian Tanah dan World Agroforestry Centre (ICRAF). Bogor, Indonesia. Arifudin, B., and Nasrul, Mi., 2013. Program of Community Empowerment Prevents Forest Fires in Indonesian Peat Land, 3rd Int. Conf. Sustain. Future Hum. Secur. SUSTAIN 2012 3-5 Novemb. 2012 Clock Tower Centen. Hall Kyoto Univ. Jpn. 17 (2013) 129–134. Basavaiah, N., Mahesh B.J.L.V., Gawali, P.B., Naga Kumar,K.C.V. Demudu, G., Prizomwala, S.P., Hanamgond, P.T., and Nageswara Rao, K., 2015. Late Quaternary environmental and sea level changes from Kolleru Lake, SE India: Inferences from mineral magnetic, geochemical and textural analyses, Conf. Nainital India. 371 (2015) 197–208. Dearing, J. A., 2004. Environmental Magnetic Susceptibility. British Library Cataloguing in Publication Data. Hartatik, W., Subiksa, I.G. M. dan Dariah, A., Sifat Fisika dan Kimia Tanah Gambut. Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan Pertanian-Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Bogor, Indonesia. Li, Y., Zuo, R., Bai, Y., and Yang, M., 2014. The Relationships Between Magnetic Susceptibility And Elemental Variations For Mineralized Rocks, J. Geochem. Explor. 146 (2014) 17–26. Liu, Q., Roberts, A.P., Larrasoana, J.C., Banerjee, S.K., Guyodo, Y., Tauxe,L., and Oldfield, F., 2012. Environmental Magnetism : Principles And Applications, 6 Novemb. 2012.
Prat-Guitart, N., Rein, G., Hadden, R.M., Belcher, C.M., and Yearsley, J.M., 2016. Effects Of Spatial Heterogeneity In Moisture Content On The Horizontal Spread Of Peat Fires, Sci. Total Environ. 02.145.
Rawat, S., Gupta, A.K., Srivastava, P., Sangode, S.J., and Nainwal, H.C., 2015. A 13,000 year record of environmental magnetic variations in the lake and peat deposits from the Chandra valley, Lahaul: Implications to Holocene monsoonal variability in the NW Himalaya. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 440 (2015) 116–127.
Rudiyanto, B.I., Setiawan, C., Arief, S.K., Saptomo, A., Gunawan, K.S., and Indriyanto, H., 2015. Estimating Distribution of Carbon Stock in Tropical Peatland Using a Combination of an Empirical Peat Depth Model and GIS, 1st Int. Symp. LAPAN-IPB Satell. LISAT Food Secur. Environ. Monit. 24 (2015) 152–157.
ISBN 978-602-71279-1-9
FG-69
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2015 Usup, A., Hashimoto, Y., Takahashi, H., and Hayasaka, H., Combustion and thermal characteristics of peat fire in tropical peatland in Central Kalimantan, Indonesia, TROPICS. 14(1) (2004). Wang, S., Lin, S., and Lu, S., 2013. Rock Magnetism, Iron Oxide Mineralogy And Geochemistry Of Quaternary Red Earth In Central China And Their Paleopedogenic Implication. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 379–380 (2013) 95–103.
ISBN 978-602-71279-1-9
FG-70
