Kali ini saya akan membahas mengenai metode survei geofisika dengan menggunakan Metode Magnetotellurik atau yang biasa disebut dengan MT. Perkembangan metode MT dimulai pada dekade 50-an untuk pertama kali hal tersebut dilakukan dan dibahas secara terpisah oleh Tikhonov (1950), Rikitake (1946), Price (1950), Kato dan Kikuchi (1950), Cagniard (1953) dan Wait (1954) yang kemudian menjadi dasar metoda MT. Dengan demikian metoda ini masih relatif baru jika dibandingkan dengan metoda geofisika lainnya. Pengembangan metode MT tidak begitu cepat sehingga di indonesia juga belum begitu familiar dengan metode MT. Metode magnetotellurik (MT) merupakan salah satu metoda eksplorasi geofisika yang memanfaatkan medan elektromagnetik alam (Hendra Grandis).
Medan EM tersebut ditimbulkan oleh berbagai proses fisik yang cukup kompleks sehingga spektrum frekuensinya sangat lebar (10-5 Hz - 104 Hz). Pada frekuensi yang cukup rendah (kurang dari 1 Hz), solar wind yang mengandung partikel-partikel bermuatan listrik berinteraksi dengan medan magnet permanen bumi sehingga menyebabkan variasi medan EM. Variasi pada jangkah frekuensi audio (audio frequency band, di atas 1 Hz) terutama disebabkan oleh aktivitas meteorologis berupa petir. Petir yang terjadi di suatu tempat menimbulkan gelombang EM yang terperangkap antara ionosfer dan bumi (/wave guide/) dan menjalar mengitari bumi. (Hendra Grandis). Dibawah ini gambar fenomena medan elektromagnetik alam yang terbentuk akibat adanya interaksi antara partikel partikel matahari dengan medan magnet bumi:
Gambar interaksi antara patikel-partikel matahari dengan medan magnet bumi
Gambar. Sumber-sumber medan elektromagnetik yang berasal dari alam
Kebergantungan fenomena listrik-magnet terhadap sifat kelistrikan, terutama konduktivitas medium (bumi) dapat dimanfaatkan untuk keperluan eksplorasi menggunakan metode MT. Dua hal ini dilakukan dengan mengukur secara simultan variasi medan listrik (E) dan medan magnet (H) sebagai fungsi waktu. Informasi mengenai konduktivitas medium yang terkandung dalam data MT dapat diperoleh daripenyelesaian persamaan Maxwell menggunakan model-model yang relatif sederhana. Persamaan Maxwell seperti di bawah ini :
Dimana
E : medan listrik (Volt/m)B : fluks atau induksi magnetik (Weber/m2 atau Tesla)
H : medan magnet (Ampere/m)
j : rapat arus (Ampere/m2)
D : perpindahan listrik (Coulomb/m2)
q : rapat muatan listrik (Coulomb/m3)
Persamaan (1a) diturunkan dari hukum Faraday yang menyatakan bahwa perubahan fluks magnetik menyebabkan medan listrik dengan gaya gerak listrik berlawanan dengan variasi fluks magnetik yang menyebabkannya. Persamaan (1b) merupakan generalisasi teorema Ampere dengan memperhitungkan hukum kekekalan muatan. Persamaan tersebut menyatakan bahwa medan magnet timbul akibat fluks total arus listrik yang disebabkan oleh arus konduksi dan arus perpindahan. Persamaan (1c) menyatakan hukum Gauss yaitu fluks elektrik pada suatu ruang sebanding dengan muatan total yang ada dalam ruang tersebut. Sedangkan persamaan (1d) yang identik dengan persamaan (1c) berlaku untuk medan magnet, namun dalam hal ini tidak ada monopol magnetik.
Hubungan antara intensitas medan magnet dengan fluks yang terjadi pada medium dinyatakan oleh persamaan berikut :
m : permeabilitas magnetik (Henry/m)
e : permitivitas listrik (Farad/m)
s : konduktivitas (Ohm-1/m atau Siemens/m)
r : tahanan-jenis (Ohm.m)
Persamaan-persamaan di atas kemudian dirangkum sehingga menjadi persamaan seperti di bawah ini:
INDUKSI MEDAN ELEKTROMAGNETIK
Prinsip kerja alat MT yaitu memanfaatkan peritiwa induksi antara medan elektromagnetik bumi dengan lapisan bawah permukaan. Gambar dibawah ini menunjukkan ilustrasi induksi medan elektromagnetik bumi yang menghasilkan arus eddy (eddy current) :
Gambar ilustrasi induksi medan elektromagnetik yang melalui suatu lapisan bawah permukaan bumi (bersifat konduktor).
Ada dua buah senspr pada alat MT yaitu sensor medan magnetik dan sensor medan listrik. Kedua sensor ini mempunyai peranan sangat penting dikarenakan besaran yang diukur bernilai kecil yaitu hanya dalam microvolt dan microtesla.
Gambar sensor medan magnetik
Gambar sensor medan listrik
Untuk alat MT yang lebih lengkap akan dibahas pada kesempatan beikutnya, bersambung....
Tidak ada komentar:
Posting Komentar