sifat kemagnetan pada batuan

SIFAT KEMAGNETAN BATUAN

Batuan yang merupakan material pembentuk kerak bumi memiliki sifat- sifat yang dapat diperikan dan digunakan untuk membedakan antara satu dengan yang lainnya.Salah satu sifat batuan yang biasanya diperikan adalah sifat kemagnetan batuan.

Sifat magnet pada batuan dipengaruhi oleh kandungan mineral pada batuan tersebut.Sifat magnetik pada mineral ini dikaji secara mendalam dalam bidang paleomagnetisme atau kemagnetan purba. Stabil tidaknya magnetisasi pada suatu batuan sangat tergantung pada jenis mineral dan ukurannya. Sifat  magnetik pada batuan ini juga berperan dalam metode geomagnetik untuk eksplorasi.

Namun istilah mineral magnetik biasanya digunakan bagi mineral yang tergolong feromagnetik dalam batuan dan tanah (soils), keluarga besi-titanium oksida, sulfida-besi, dan hidroksida besi (Bijaksana, 2002).

Contoh mineral-mineral magnetik tersebut di antaranya adalah :

  1. Darri keluarga besi-titanium oksida antara lain magnetite (Fe3O4 ) atau karat (aFe2O3) dan maghemite (gFe2O3).
  2. Dari keluarga sulfida-besi antara lain pyrite (FeS2) dan pyrrhotite (Fe7S8),
  3. Golongan hidroksida besi antara lain goethite (aFeOOH).

Setiap jenis batuan memiliki sifat dan karakteristik tertentu dalam medan magnet yang dimanifestasikan dalam parameter susceptibilitas magnetik batuan atau mineralnya (k). Susceptibilitas magnet batuan merupakan tingkat kemagnetan suatu benda untuk termagnetisasi, 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. Dengan adanya perbedaan dan sifat khusus dari tiap batuan dan mineral inilah yang melandasi digunakannya metode magnetik untuk kegiatan eksplorasi maupun kepentingan geodinamika.

Susceptibilitas suatu magnet batuan berpengaruh terhadap besarnya Intensitas magnetik batuan tersebut.Pengaruh tersebut dapat digaaambarkan dengan persamaan

I =  k. H

I = intensitas magnetik

H = kuat medan magnet

Nilai k pada batuan semakin besar jika dalam batuan tersebut semakin banyak dijumpai mineral-mineral bersifat magnetik. Berdasarkan nilai k dibagi tiga kelompok jenis material dan batuan peyusun litologi bumi, yaitu:
1. Diamagnetik

Memiliki nilai susceptibilitas (k) negatif dan kecil artinya Orientasi elektron orbital substansi ini selalu berlawanan arah dengan magnet luar, sehinggga medan totalnya selalu berkurang. Sebagai contoh adalah grafit, marbele, kuarsa, marmer, garam dan anhidrit atau gypsum.

2. Paramagnetik

Memiliki arah sama dengan medan luarnya sehingga harga susceptibilitas magnetiknya (k) bernilai positif namun kecil.Sifat-sifat paramagnet akan timbul bila atom atau molekul suatu bahan memiliki momen magnet pada waktu tidak terdapat medan luar dan interaksi antara atom adalah lemah. Pada umumnya momen magnet menyebar acak, tetapi bila diberi medan magnet luar momen tersebut akan mengarah sesuai dengan arah medan luar tersebut. Sebab-sebab sifat paramagnet ialah karena tidak seimbangnya putaran momen magnet elektron.Contoh mineral yang termasuk pada jenis ini adalah olivine dan biotit.

3. Ferromagnetik

Memiliki harga susceptibilitas magnetik (k) positif dan besar, yaitu sekitar kali dari diamagnetik/paramagnetik. Sifat kemagnetan substansi ini dipengaruhi oleh keadaan suhu, yaitu pada suhu diatas suhu curie sifat kemagnetannya hilang.Atom-atom dalam bahan-bahan ferromagnet 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, bahkan dengan tidak adanya magnet dari luar.

Contoh mineral yang termasuk jenis ini adalah besi dan nikel.

Pada tabel dapat dilihat daftar kerentanan magnetik (k) beberapa jenis batuan dan mineral yang umum dijumpai.

Tabel 1.1 Sifat magnetik dari sejumlah batuan dan  mineral magnetik  (Hunt dkk., 1995)

Batuan/ Mineral

Massa Jenis (103 kg m-3)

Suseptibilitas Magnetik

Tc

(0C)

Volume (k)

(10-6 SI)

Massa ()

(10-8m3kg-1)

Batuan beku
Andesite 2,61

170.000

6.500

Basalt 2,99

250-180.000

8,4-6.100

Diorite 2,85

630-130.000

22-4.400

Gabbro 3.03

1.000-90.000

24-30.000

Granite 2,64

0-50.000

0-1.900

Batuan Beku Asam (rata-rata) 2,61

38-82.000

1,4-3.100

Batuan Beku Basa  ( rata-rata) 2,79

550-120.000

20-4.400

Batuan Sedimen
Lempung 1,70

170-250

Batu Bara 1,35

25

1,9

Gamping 2,11

2-25.000

0,1-1.200

Batu Pasir 2,24

0-20.900

0-931

Batu Sedimen (rata-rata) 2,19

0-50.000

0-2.000

Batuan Malihan
Amphibolite 2,96

750

25

Gneiss 2,80

0-25.000

0-900

Quartzite

2,60

4.400

170

Schist

2,6

26-3.600

1-110

Slate

2,79

0-35.000

0-1.00

Batuan Malihan (rata-rata)

2,76

0-73.000

0-2.600

Mineral Magnetik
Magnetite(Fe3O4; Ferimagnetik)

5.18

1.000.000-5.700.000

20.000-140.000

575-585

Hematite

(Fe2O3;canted antiferomagnetik)

5.26

500-40.000

10-760

675

Maghematite(Fe2O3; ferimagnetik)

4.90

2.000.000-2.500.000

40.000-50.000

-600

Ilmenite(FeTiO3; antiferomagnetik)

4.72

2.000-3.800.000-

45-80.000

-233

Pyrite(FeS2)

5.02

35-5.000

1-100

Pyrrhotite(Fe7S8; ferimagnetik)

4.62

3.200.000

69.000

320

Goethite(FeOOH; antiferomagnetik)

4.27

1.100-12.000

26.280

-120

Mineral non- magnetik
Kuarasa(SiO2)

2.65

-(13-17)

-(0.5-0.6)

Kalsit(CaCO3)

2.83

-(7.5-39)

-(0.3-1.4)

Halite(NaCl)

2.17

-(10-16)

-(0.48-0.75)

Galena(PbS)

7.50

-33

-0.44