Teknik Penapisan Data Geomagnet Untuk Mendeteksi Keberadaan Bijih Besi di Temangan Kelantan, Malaysia

Ibnu Rusydy* and Abdul Rahim Samsudin

Geologi Kejuruteraan (Engineering Geology)

Fakulti Sains dan Teknologi, Universiti Kebangsaan Malaysia 43600 UKM Bangi, Selangor, Malaysia

Email: ibnu.rusydy@gmail.com

Abstrak

Survei geomagnet telah dilakukan di Bukit Besi Temangan, Kelantan untuk mendeteksi keberadaan endapan bijih besi dan sistem sesar yang mungkin terdapat di bawah permukaan bumi di kawasan kajian. Survei ini dilakukan dengan menggunakan dua meter-magnet jenis liukan-bebas proton. Satu meter-magnet digunakan untuk merekam medan magnet di stesen induk dan yang lain untuk mengukur data magnet di lapangan. Perisian Oasis Montaj digunakan untuk memproses dan menginterpretasikan data anomali magnet. Beberapa proses penapisan data telah dilakukan diantaranya Penurunan ke Ekuator (RTE), Penapisan Laluan Rendah (LPF), Terbitan Mendatar Jumlah (THD), Isyarat Analitik (AS) dan Graviti-Pseudo (PG). Anomali magnet selepas penapisan RTE menunjukkan jasad bijih terletak tepat di tengah kontur magnet rendah atau negatif yang sebagian besar terletak di bagian Barat kawasan penyelidikan. Pada penapisan LPF, anomali residual yang berlabel A berterusan dari dangkal hingga ke paras lebih dalam, sedangkan anomali yang berlabel B ialah anomali residual yang hanya dideteksi di kedalaman dangkal saja. Peta anomali magnet THD menunjukkan sesar menegak yang terbentuk dalam arah barat daya - timur laut. Berdasarkan metode titik lengkuk balas dalam penapisan AS, kedalaman anomali sekitar 86,5 meter pada lubang bor 3. Penapisan Graviti-pseudo menunjukkan jasad bijih lebih dalam di bagian barat dan ditafsirkan berhubungan dengan tambang besi lama. Keberadaan bijih besi dan geometri model menunjukkan jasad bijih berhubungan dengan sistem sesar di kawasan penyelidikan. Penggunaan metode ini juga bisa diterapkan di Aceh untuk mencari potensi bijih besi. Kata kunci: metode magnet; Bijih besi; Penapisan Data

Pendahuluan Penapisan data magnet merupakan metode untuk melakukan penapisan data berdasarkan frekuensi dan panjang gelombang. Penapisan ini membolehkan sesuatu kawasan yang memiliki spektral frekuensi tertentu dilemahkan dan spektral frekuensi lain dikuatkan. Metode penapisan data ini bertujuan untuk memudahkan interpretasi data. Sebagaimana pada pengolahan data graviti dan data seismik, dalam pengolahan data magnet operasi matematik seperti konvolusi dan korelasi, dapat menyelesaikan penapisan, pembakian, kelanjutan, dan seterusnya. Operasinya boleh dilakukan dalam domain nombor gelombang (domain frekuensi). Dalam pengolahan data magnet Transformasi Fourier biasa digunakan untuk meningkatkan resolusi anomali dengan kelanjutan ke bawah atau ke atas (downward or upward continuation), mengubah data menjadi ke kutub (reduction to pole) atau mengubah data menjadi

data komponen menegak, perhitungan turunan, penapisan dan pemisahan anomali berdasarkan ukuran dan kedalaman dan yang terakhir untuk pemodelan [9]. Metode dan Bahan Survei metode magnet di kawasan berhampiran bekas tambang besi Temangan ini menggunakan meter-magnet model Geometric G-856 Liukan Proton dan beberapa alat tambahan lainnya dalam pencerapan data seperti GPS, Kompas dan Altimeter. Semua data magnet yang telah dicerap di lapangan selanjutnya dilakukan pembetulan. Pembetulan yang mesti dilakukan adalah pembetulan harian dan pembetulan IGRF. Setelah semua data dilakukan pembetulan selanjutnya data-data tersebut akan dilakukan proses pengolahan dan interpretasi data menggunakan perisian Oasis Montaj. Beberapa penapisan telah dilakukan terhadap data anomali medan magnet termasuklah penapisan penurunan ke khatulistiwa (reduction to equator), Penapisan Laluan Rendah (Low Pass Filter/LPF), Terbitan Mendatar Jumlah (Total Horizontal Derivative/THD), Isyarat Analitik (Analytic Signal/AS), dan Gravitasi-Pseudo (Pseudo-Gravity/PG). A. Penurunan ke Khatulistiwa/Kutub Bentuk daripada kontur anomali magnet ditentukan oleh besarnya darjah inklinasi (I) dan deklinasi (D) dari medan utama magnet bumi. Bentuk anomali magnet yang sama akan menghasilkan bentuk kontur yang berbeda apabila berada di kawasan yang mempunyai nilai inklinasi dan deklinasi yang berbeda, hal ini disebabkan sifat dwikutub (dipole) daripada magnet. Penurunan data magnet ke kutub (reduction to pole) bermaksud membuat data yang diukur kawasan selain kutub seolah-olah berada di kutub, manakala penurunan ke khatulistiwa (reduction to equator) menjadikan data magnet seolah-olah berada di kawasan khatulistiwa magnet. Penurunan ke kutub sebaiknya dilakukan pada kawasan yang mempunyai garis latitud lebih besar daripada 30o [10]. Penurunan ke khatulistiwa (Reduction to Equator) dilakukan apabila kawasan penyelidikan berada pada kawasan yang memiliki nilai garis latitud lebih rendah daripada 25o. Ketika suatu kawasan penyelidikan dianggap berada di khatulistiwa medan magnet maka kawasan tersebut harus memiliki nilai inklinasi (I) dan deklinasi (D) 0o. Penurunan ke khatulistiwa juga akan memudahkan dalam menafsikan kedudukan punca anomali magnet kerana ianya tepat berada di bawah kontur negatif magnet [3]. B. Penapisan Laluan Rendah/Tinggi Metode Penapisan Laluan Rendah/Tinggi adalah metode penapisan data berdasarkan panjang gelombang. Ini digunapakai untuk memisahkan antara anomali regional dan residual. Penapisan laluan rendah bermaksud memotong gelombang dengan panjang gelombang dikehendaki dan panjang gelombang lebih rendah daripada yang dikehendaki tidak akan digunakan sehingga diperoleh pola kontur regionalnya. Penapisan laluan tinggi bermakna sebaliknya, panjang gelombang di atas dikehendaki tidak akan digunakan sehingga diperoleh pola kontur residualnya saja. Dalam metode magnet, semakin panjang gelombang yang diperoleh maka anomali magnetnya semakin dalam dan makin pendek panjang gelombangnya maka anomali

magnet tersebut akan semakin dangkal. Besarnya nilai amplitud berhubungan dengan nilai kerentanan anomali magnet. Semakin tinggi nilai amplitudnya maka nilai kerentanan anomali magnetnya semakin tinggi, demikian juga sebaliknya. C. Terbitan Mendatar Jumlah Penapisan Terbitan Mendatar Jumlah biasa digunakan untuk membuat gambar anomali yang berbayang. Terbitan Mendatar Jumlah atau disebut juga arahan terbitan boleh meningkatkan ciri-ciri linear pada kontur magnet/gravity sehingga penapisan ini sangat baik apabila digunakan untuk mengesan sesar, daik, dan arah sesar serta struktur kawasan penyelidikan [1]. Perubahan nilai magnet secara mendatar sama ada ke arah x atau y dilakukan perhitungan untuk selanjutnya didapatkan nilai resultan. Untuk menghitung Terbitan Mendatar Jumlah (THD) digunakan persamaan:

22

dy

dT

dx

dTTHD (1)

Dimana, T : Data magnet x : Data ke arah x dimana darjahnya 0o y : Data ke arah y dimana darjahnya 90o

Tepi-tepi daripada anomali akan terlihat jelas pada penapisan total melintang derivatif khasnya anomali dangkal, hal ini kerana semakin besarnya nilai aplitud pada anomali dangkal. D. Isyarat Analitik Penapisan Isyarat Analitik pertama sekali dilakukan oleh Nabighian pada tahun 1972 dan 1974 untuk menganalisa data potensi lapangan dalam dua dimensi. Nilai potensi lapangan yang diukur pada paksi x dan pada ketinggian paksi z. Pada tahun 1984 menyamaratakan persamaan Hilbert dari isyarat analitik dua dimensi menjadi isyarat analitik tiga dimensi namun tidak memberikan ungkapan yang jelas sebagaimana isyarat analitik dua dimensi. Roest et al. (1992) menulis bahawa isyarat analitik tiga dimensi sebagai nilai vektor yang meliputi perubahan mendatar dan persamaan Hilbert [4]. Roest et al. (1992) menunjukkan bahawa nilai amplitud sebenar daripada isyarat analitik tiga dimensi berada pada paksi x dan y, ini sangat mudah diturunkan dari tiga ortogonal gradient daripada total nilai magnet. Rumusan yang digunakan ialah:

222

,

dz

dT

dy

dT

dx

dTyxA (2)

Dimana, │A(x,y)│ : Amplitud daripada isyarat analitik pada (x,y) T : Nilai magnet pada (x,y) Kontur daripada isyarat analitik boleh digunapakai untuk menghitung kedalaman anomali magnet. Ian et al. (1999) melakukan pendekatan menggunakan metode jarak antara titik lengkuk balas (inflection Point) daripada kontur isyarat analitik untuk menentukan kedalaman anomali. Titik lengkuk balas ini berlaku lebih tinggi pada sisi-sisi anomali dan kerananya nilai kerentanannya harus lebih rendah daripada anomali tetangganya. Rumusan untuk menghitung kedalaman anomali berdasarkan nilai titik lengkuk balas adalah:

a. Untuk jenis anomali kontak digunakan rumus : hxi 2 = 1.414 h

b. Untuk jenis anomali lapisan tipis / daik : hxi3

2 = 1.155 h (3)

c. Untuk jenis anomali silinder melintang : hxi

Dimana, h : kedalaman anomali xi : Jarak antar titik lengkuk balas E. Graviti-Pseudo FFT (Fast Fourier Transform) sangat mungkin digunakan dalam penapisan Graviti-pseudo dan sering digunakan pada survei magnet dengan pesawat udara namun dalam survei magnet di darat juga dimungkinkan untuk digunakan. Ianya akan meningkatkan nilai anomali yang berkaitan dengan sumber magnet yang dalam dan menghilangkan pengaruh anomali magnet yang dangkal. Penapisan ini sangat sesuai digunapakai untuk mengesan anomali magnet yang dalam. Metode ini juga sesuai untuk menginterpretasikan sistem aliran mineral yang dalam dan masih berhubungan dengan mineral yang dangkal [7]. Peningkatan nilai graviti-pseudo diturunkan daripada persamaan piawai graviti-pseudo dengan cara menghilangkan gelombang anomali panjang yang berhubungan dengan proses FFT dan sumber magnet yang dalam. Penapisan Laluan Rendah dan Kelanjutan ke Atas menjadi pertimbangan tapi pendekatan pemodelan dipakai untuk menghapus pengaruh kemagnetan sumber yang berada di luar zon penjelajahan. Data Graviti-pseudo boleh dimodelkan dengan menggunakan model 3D yang lazim dan metode songsang, di mana kepadatan dianggap sebagai pseudo-kepadatan ditakrifkan oleh hubungan: ρ = kH/γ (4) Dimana, ρ : Ketumpatan k : Kerentanan magnet H : Intensitas magnet γ : Pemalar graviti universal Perumusan di atas dengan andaian bahawa tidak adanya remanen magnet yang terdapat dibagian dalaman bumi kawasan kajian. Hasil dan Pembahasan A. Penurunan ke Khatulistiwa Kontur anomali magnet yang ditunjukkan pada Gambar 1 menunjukkan kontur yang anomali magnet sebelum dilakukan penurunan ke khatulistiwa. Kedudukan anomali magnet masih belum dikenal pasti kerana pengaruh nilai inklinasi dan deklinasi medan magnet. Nilai inklinasi (I) dan deklinasi (D) medan magnet kawasan penyelidikan ialah -5.2o and -0.1o dan nilai latitud 5.66008o utara. Penapisan RTE akan menjadikan kontur tersebut seolah-olah berada dikawasan khatulistiwa magnet dengan nilai inklinasi dan deklinasi medan magnet sama dengan 0o. Kedudukan anomali magnet pada Gambar 2 tepat berada dibawah nilai magnet terendah kerana telah dilakukan penurunan ke khatulistiwa. Garis putih putus-putus

menunjukkan garis sempadan kawasan yang berpotensi mengandungi bijih dengan kawasan yang tidak berpotensi mengandungi bijih. Kontur intensitas magnet pada Gambar 2 masih merupakan kontur keseluruhan intensitas magnet. Kontur ini hasil penggabungan nilai intensitas residual (residual) dan regional (regional) sehingga harus dilakukan pemisahan untuk memudahkan interpretasi.

Gambar 1 Peta kontur anomali intensitas medan magnet di kawasan penyelidikan

Gambar 2 Peta kontur anomali intensitas medan magnet setelah penurunan ke khatulistiwa (RTE)

nT

nT

B. Penapisan Laluan Rendah Kontur anomali magnet yang telah dilakukan penapisan RTE dilakukan pemotongan panjang gelombang 200 meter, 400 meter dan 800 meter. Bentuk kontur pemotongan panjang gelombang berbeda boleh dilihat pada Gambar 3. Pemotongan panjang gelombang yang berlainan ini dilakukan untuk mencari nilai pemotongan gelombang yang menghasilkan bentuk kontur yang merata/licin (smooth). Pola kontur yang merata/licin ini merupakan ciri khas daripada intensitas medan magnet regional dan boleh dianggap sebagai batuan dasar (basement). Kontur regional pada Gambar 3 (c) dengan pemotongan panjang gelombang 800 meter menunjukkan bentuk kontur yang sangat merata/licin (Smooth) dan boleh dianggarkan sebagai anomali batuan dasar. Kontur residual magnet boleh diperoleh dari kontur RTE dengan cara menolah kontur anomali magnet yang sudah dilakukan penapisan RTE dengan kontur magnet regional. Proses perhitungan penolakan (subtract) ini juga menggunakan perisian Oasis Montaj.

Gambar 3 Peta kontur regional magnet pada panjang gelombang yang berbeda a. Pemotongan panjang gelombang 200 meter b. Pemotongan panjang gelombang 400 meter c. Pemotongan panjang gelombang 800 meter

Pada Gambar 4 (a) dapat dilihat kontur anomali residual dangkal ketika dilakukan pemotongan panjang gelombang 200 meter. Pada kedalaman dangkal dapat dilihat potensi penyebaran anomali magnet rendah/negatif berwarna biru sebagai potensi bijih besi. Garis putih putus-putus menandakan kedudukan bijih besi di kawasan A1 – A5. Kawasan A ini terdapat pada setiap peta kontur residual dengan pemotongan panjang gelombang yang berlainan, ini boleh ditafsirkan bahawa anomali magnet berterusan dari kedalaman yang dangkal hingga ke batuan dasar. Kawasan C

(a) (b)

(c)

nT nT

nT

(Gambar 4 c) merupakan kawasan potensi bijih besi yang dalam dengan kedalaman dan ketebalan jasad yang belum diketahui. Kawasan B yang diwakili oleh garis putih putus-putus menunjukkan rejahan bijih besi dan masih berhubungan dengan tambang lama namun bijih besi tersebut tidak berterusan hingga ke batuan dasar dan hanya terdapat pada kedalaman dangkal dengan pemotongan panjang gelombang 200 meter (Gambar 5 a). Kedalaman daripada anomali ini belum dapat dianggarkan dan pemodelan lebih khusus harus dilakukan.

Gambar 4 Peta kontur anomali magnet residual pada panjang gelombang yang berbeda a. Pemotongan panjang gelombang 200 meter b. Pemotongan panjang gelombang 400 meter c. Pemotongan panjang gelombang 800 meter

C. Terbitan Mendatar Jumlah Kontur THD pada Gambar 5 didapat daripada kontur magnet yang telah dilakukan penapisan RTE dan LPF sebelumnya. Kawasan kontur yang memiliki nilai tinggi menjadi anggaran wujudnya patahan atau sesar. Sesuai dengan penyelidikan yang pernah dilakukan oleh MacDonald (1967), terdapat 3 (tiga) sesar utama yang mengarah dari barat ke timur di kawasan Temangan. Gambar 5 (a, b, dan c) menunjukkan keadaan patahan pada kedalaman yang berbeda. Terdapat beberapa perbedaan lokasi patahan pada kedalaman yang berbeda. Namun sebagian besar patahan terletak pada kedudukan yang hampir sama pada kedalaman berlainan, ini bermakna bahawa patahannya berbentuk tegak. Kawasan patahan atau sentuhan ini menjadi kawasan yang memiliki potensi ada rejahan bijih besi terbentuk dari bawah. Apabila kontur pada Gambar 5 (a, b dan c) ditindankan dengan kontur pada Gambar 5 (a, b, dan c) maka dapat dilihat bahawa potensi kawasan terdapat bijih besi berada

(a)

B

B

A2

A5

(b)

A2

A5

(c)

A2

A5

A1

A3

A4

A1

A4

A1

A4

A3

A3

C

nT nT

nT

pada kawasan-kawasan patahan. Metode penapisan Terbitan Mendatar Jumlah ini sangat efektif/berkesan untuk memetakan keadaan struktur bawah permukaan yang selanjutnya boleh memudahkan dalam interpretasi data magnet.

Gambar 5 Peta kontur Terbitan Mendatar Jumlah pada panjang gelombang berbeda a. Pemotongan panjang gelombang 200 meter b. Pemotongan panjang gelombang 400 meter c. Pemotongan panjang gelombang 800 meter

D. Isyarat Analitik Penapisan Isyarat Analitik boleh digunakan untuk mengesan kedalaman anomali magnet. Untuk memastikan pada amplitud dan jarak berapa titik lengkuk balas yang dipakai pada suatu kawasan maka diperlukan data kawalan seperti data lubang bor. Terdapat tiga lubang bor yang terdapat di kawasan penyelidikan.

Gambar 6 Peta kontur Isyarat Analitik dan lokasi lubang bor

Sesar / Patahan

nT/m nT/m

nT/m

a b

c

BH 2

BH 1

BH 3

A

B

nT/m

Gambar 6 menunjukkan peta kontur magnet Isyarat Analitik yang dihitung menggunakan perisian Oasis Montaj. Data kontur magnet yang telah dijalankan penapisan penurunan ke kutub (RTE) selanjutnya dilakukan perhitungan isyarat analitik. Pada lubang bor satu (BH 1) ditemui bijih besi pada kedalaman 4 meter. Kedalaman potensi bijih tersebut ditunjukkan dengan garis kontur berwarna Oren ke merah. Perubahan warna tersebut akan menjadi panduan/asas untuk menentukan pada warna apa titik lengkuk balas mulai dihitung. Metode titik lengkuk balas (inflection point method) dapat digunakan untuk menganggarkan kedalaman bijih besi pada lubang bor tiga (BH 3) dan kawasan lain yang memiliki amplitud tinggi dan perubahan warna dari Oren sampai ke merah. Apabila pada lubang bor tiga (BH 3), bentuk bijih besi berbentuk lapisan tipis (thin sheet). Menggunakan rumus dari Ian (1999), maka kedalaman anomali magnet pada lubang bor tiga (BH 3) akan dapat ditentukan. Pada kontur Gambar 7 dapat ditentukan jarak titik lengkuk balasnya. Jarak A ke B ialah 100 meter. Perhitungannya sebagai berikut:

meterh

ABJarakxih

hxi

5.86155.1

100

155.1155.1

155.1

Pada lubang bor tiga (BH 3) hingga kedalaman 30 meter tidak dijumpai potensi bijih besi kerana kedalaman bijih besi pada pada lubang bor tersebut sekitar 86 meter dengan ketebalan yang belum diketahui. E. Graviti-Pseudo Dalam Gambar 7, dapat dilihat bahawa kawasan yang memiliki nilai graviti tinggi ditunjukkan dengan warna Oren hingga jingga. Kawasan nilai graviti tinggi yang menjadi andaian adanya potensi bijih besi dan masih memiliki keterhubungan bijih besinya dengan kawasan tambang lama yang terdapat pada sisi barat kawasan kajian. Kawasan yang memiliki nilai graviti tinggi diduga terdapat anomali bijih besi dibawahnya, sedangkan kawasan dengan nilai graviti rendah merupakan kawasan yang memiliki jenis batu sedimen yang tebal. Penapisan Graviti-Pseudo hanya mengesan anomali dalaman saja maka pada Gambar 7, boleh dilihat bahawa kawasan kajian memiliki potensi bijih besi yang banyak namun ianya masih sangat dalam dan sangat tidak efektif apabila dilakukan pertambangan. Kelebihan daripada metode penapisan Graviti-Pseudo kerana ianya merupakan cara baru untuk memudahkan dalam mentafsifkan data magnet. Beberapa anomali magnet kadang kala tidak boleh dideteksi menggunakan penapisan biasa namun dengan metode penapisan Graviti-Pseudo ini, anomali yang tersembunyi tersebut akan boleh dideteksi.

Gambar 7 Peta kontur Graviti-Pseudo kawasan penyelidikan

Kesimpulan Untuk memudahkan interpretasi kualitatif terhadap peta kontur intensitas anomali magnet maka perlu dilakukan beberapa penapisan seperti penapisan Penurunan ke khatulistiwa (reduction to equator), Penapisan Laluan Rendah (Low Pass Filter/LPF), Terbitan Mendatar Jumlah (Total Horizontal Derivative/THD), Isyarat Analitik (Analytic Signal/AS), dan Graviti-Pseudo (Pseudo-Gravity/PG). Penapisan penurunan ke khatulistiwa amat penting untuk menjadikan jasad anomali magnet tepat berada simetris dibawah kontur intensitas magnet terendah. Penapisan Laluan Rendah amat berguna untuk mendapatkan kontur anomali residual. Penapisan Terbitan Mendatar Jumlah untuk mendapatkan keadaan struktur bawah permukaan sama ada sesar atau sempadan antara dua jasad. Penapisan Isyarat Analitik untuk menduga kedalaman anomali magnet sedangkan penapisan Graviti-Pseudo berguna untuk mengesan potensi anomali magnet yang lebih dalam. Posisi provinsi Aceh yang secara geografis memiliki garis lintang yang hampir sama dengan kawasan Kelantan memungkinkan kawasan Aceh memiliki pola kontur anomali magnet yang sama dengan kawasan Kelantan. Secara sejarah geologi, Aceh yang kaya akan sumber daya alam untuk keperluan mineral industri seperti potensi bijih besi maka penggunaan metode geofisika dalam hal ini metode magnet (geomagnet) bisa digunakan untuk mencari potensi bijih besi. Rujukan

[1] Alamdar. K, Ansari. A.H. & Ghorbani. A, “Application of derivative-based filters to

enhance potential field features”, EGU General Assembly,.Vol. 11 (2009), EGU2009-4071-1.

[2] Ian. N. M, Jones. K, Ting. F. D, 3-D Analytic Signal in the Interpretation of Total

Magnetic Field Data at Low Magnetic Latitides, (Geosoft Inc, Canada, 1999).

g/cc

[3] Leu. L. K, “Magnetic exploration with reduction of magnetic data to the equator”, United State Patent, Patent Number 4.570.122: 57-64 (1986).

[4] Li. X, “Understanding 3D analytic signal amplitude”, Geophysics. Vol. 71 (2006). NO. 2.

[5] Nabighian. M.N, “The analytic signal of two-dimensional magnetic bodies with

polygonal cross-section: Its properties and use for automated anomaly interpretation”, Geophysics. 37, (1972) 507-517.

[6] Parasnis. D.S, Prinsip-Prinsip Geofizik Gunaan, Terj. Abdul Rahim Samsudin & Idrus

Shudud, (Kuala Lumpur, Maziza Sdn. Bhd 1991). [7] Pratt. D. A. & Shi, Z, “An improved pseudo-gravity magnetic transform technique for

investigation of deep magnetic source rocks”, ASEG 17th Geophysical Conference and Exhibition (2004).

[8] Roest. W.E, Verhoef. J, Pilkington. M, “Magnetic interpretation using 3-D analytic

signal”, Geophysics. 57 (1992), 116-125. [9] Telford. W.M, Applied Geophysics Second Edition. (London, Cambridge University

Press, 1990). [10] Wu, P.P.C. 2004. Laboratory 4: Filtering and Euler Deconvolution of Magnetic Data.

Gravity and Magnetic: GOPH 547. http://www.geo.ucalgary.ca/~wu/Goph547/Lab4Filtering.pdf [26 julai 2009].