## POTENSI SUMBERDAYA ALAM PASIR BESI
PANTAI ARAKAN  KABUPATEN MINAHASA SELATAN
Adey Tanauma 1) dan Ferdy 1)
1) Program Studi Fisika FMIPA Universitas Sam Ratulangi, Manado 95115

## ABSTRAK
Pasir  besi  merupakan  salah  satu  sumberdaya  alam  di  Sulawesi  Utara  yang  belum  dimanfaatkan secara optimal. Salah satu lokasi yang cukup potensial untuk mendapatkan endapan pasir besi ini adalah  pesisir  pantai  Arakan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menentukan  sifat-sifat  magnetik endapan  pasir  besi  yang  terdapat  di  pesisir  Pantai  Arakan  kabupaten  Minahasa  Selatan  Provinsi Sulawesi  Utara.  Suseptibilitas  magnetik  dan  magnetisasi  saturasi  sampel  pasir  besi  Arakan mengindikasikan  bahwa  kandungan  mineral  magnetik  yang  dominan  adalah  magnetite.  Ukuran bulir  dari  mineral  magnetik  terutama  magnetite  didominasi  oleh  bulir-bulir  magnetik  berukuran besar  atau  bulir  magnetik  dengan  domain  magnetik  antara  pseudosingle  domain  dan  multi domain. Tingginya kandungan mineral magnetik berdasarkan nilai karakterisasinya, terutama nilai suseptibilitas  magnetik  memberikan  peluang  untuk  pemanfaatan  lebih  lanjut  dari  sumberdaya alam ini.
Kata kunci: histeresis magnetik, pasir besi, suseptibilitas

## THE POTENTIAL OF NATURAL RESOURCES OF IRON SAND IN ARAKAN COASTAL SUBPROVINCE OF SOUTH MINAHASA

## ABSTRACT
Iron sand represent one of the natural resources in North Sulawesi which not yet been exploited in optimally. One of the location which quite potential to get this iron sand sediment is coastal area of  Arakan.  This  research  aim  to  determine  the  nature  of  magnetic  of  iron  sand  sediment  which there  are  in  coastal  area  of  Arakan,  Sub-province  of  South  Minahasa,  Province  of      North Sulawesi.  Magnetic  suseptibility  and  saturation  magnetization  of  iron  sand  sampel  of  Arakan indicated  that  dominant  magnetic  mineral  is  magnetite.  Seed  size  measure  of  magnetic  mineral especially magnetite predominated by big sized  magnetic seeds or magnetic seed with magnetic domain between domain pseudosingle and multi domain. The height content of magnetic mineral based  on  characteristic  value,  especially    magnetic  suseptibility  give  the  opportunity  for furthermore exploiting of this natural resources.
Keywords : magnetic hysteresis, iron sand, suseptibility

## PENDAHULUAN
Salah  satu  lokasi  yang  cukup potensial  untuk  mendapatkan  endapan  pasir besi  ini  adalah  pesisir  Pantai  Arakan  di Kabupaten Minahasa Selatan Propinsi
Sulawesi Utara. Penampakannya yang banyak  di  sepanjang  pantai    memberi kemudahan  bahan  ini  untuk  ditambang  dan diolah  menjadi  bahan  yang  bernilai  lebih tinggi.
Bahan  alam  pasir  besi  kaya  akan mineral yang mengandung besi, mineral yang diperoleh  dari  sumber  daya  alam  ini  dapat
dijadikan  bahan  pembuatan  besi  baja  dan sangat  potensial  untuk  diolah  menjadi  bahan industri  lain  yang  didasarkan  pada  sifat-sifat kemagnetannya  (Yulianto  dkk,  2002),  antara lain  tinta  kering  ( toner )  pada  mesin  photo copy  dan  printer  laser  yang  terbuat  dari magnetite , sementara maghemite dapat digunakan  sebagai  bahan  utama  untuk  pita kaset.
Berdasarkan  hal  di  atas,  maka pengetahuan  tentang  jenis  mineral  magnetik dominan yang dikandung oleh suatu endapan pasir besi menjadi penting untuk memperoleh gambaran  nilai  ekonomis  dari  sumber  daya
alam tersebut. Oleh karena itu pada penelitian ini  akan  dikaji  sifat-sifat  magnetik  dari endapan  pasir  besi  yang  berasal  dari  daerah Arakan wilayah Kabupaten Minahasa Selatan Propinsi Sulawesi Utara dengan menggunakan prosedur standar metode kemagnetan batuan ( Rock Magnetism ). Penelitian ini bertujuan untuk menentukan sifat-sifat magnetik dari endapan pasir  besi  yang  terdapat  di  pesisir  Pantai Arakan kabupaten Minahasa Selatan propinsi Sulawesi Utara.

## METODE PENELITIAN
Sampel  pasir  besi  diambil  pada  lima lokasi  pesisir  Pantai  Arakan  Kabupaten Minahasa  Selatan,  Sulawesi  Utara.  Setiap
sampel  diambil  pada  kedalaman  5  cm  dari permukaan  endapan  pasir  dan  setiap  lokasi berjarak sekitar 100 m hingga 200 m dengan lokasi  berikutnya.  Pengukuran  suseptibilitas magnetiknya menggunakan Bartington Magnetic Susceptibility Meter dengan sensor MS2B. Pengukuran kurva histeresis / hysteresis  loop pada  salah  satu  sampel terpilih untuk memperoleh parameter- parameter  :  Magnetisasi  Saturasi  (M s ), Magnetisasi  Remanen  Saturasi  (M rs ),  Gaya Koersif  (B c ),  dan  Gaya  Koersif  Remanen (B cr ).  Penelitian  ini  dilaksanakan  pada  tahun 2011,  di  Desa  Arakan  klabupaten  Minahasa Swelatan Provinsi Sulawesi Utara.
Tabel 1. Suseptibilitas magnetik sampel pasir di daerah Arakan
No. Kode Sebelum ekstraksi Setelah ekstraksi
 LF (10 -6 m 3 /kg) Std  LF (10 -4 m 3 /kg)  HF (10 -4 m 3 /kg)  FD (%) 1. ARK1 138.45 0.18 455.77 448.26 1.65 2. ARK2 76.38 0.35 384.03 379.72 1.12 3. ARK3 102.04 0.32 402.55 398.64 0.97 4. ARK4 90.98 0.17 392.72 386.73 1.53 5. ARK5 67.95 0.05 380.62 375.24 1.41

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Suseptibilitas magnetik Tabel 1 menunjukkan hasil
pengukuran suseptibilitas magnetik pada lima sampel  yang  diambil  pada  lokasi  berbeda  di pesisir pantai Arakan.
Untuk sampel yang belum diekstraksi nilai  suseptibilitas  magnetik  pada  frekwensi rendah (470 Hz) bervariasi antara 69.75× 10 -6 m 3 kg -1 sampai  138.45  ×  10 -6 m 3 kg -1 . Sementara  suseptibilitas  magnetik  pada frekuensi  rendah  untuk  sampel  yang  sama namun  telah  diekstraksi  berkisar  antara 380.62× 10 -6 m 3 kg -1 sampai dengan 448.26×10 -6 m 3 kg -1 . Berdasarkan Dearing (1999),  maka  kisaran  suseptibilitas  magnetik dari sampel-sampel tersebut mengindikasikan bahwa  mineral  magnetik  yang  dominan
adalah magnetite (Fe 3 O 4 ) dengan ukuran bulir antara 1–250 µm.
Kuatnya  dominasi  ukuran  bulir-bulir magnetik yang cukup besar terlihat juga pada hasil perhitungan nilai suseptibilitas magnetik bergantung  frekuensi  (χ FD )  yang  cukup  kecil yaitu berkisar antara 0.97 % -1.65 %. Seperti diketahui  bahwa  nilai  χ FD mengindikasikan konsentrasi  relatif  mineral  magnetik  yang memiliki ukuran bulir lebih kecil dari 30 nm yang  biasa  dikenal  dengan  nama  bulir superparamagnetik  (SP).  Makin  tinggi  nilai χ FD makin  besar  pula  konsentrasi  bulir  SP dalam  sampel (Gambar 1).
Gambar  2  menunjukkan  plot  nilai suseptibilitas  magnetik  bergantung  frekuensi terhadap suseptibilitas magnetik pada frekuensi  rendah.  Pola  yang  cenderung mengumpul  untuk  semua  sampel,  kecuali ARK1,  dapat  menjadi  karakteristik  khusus
dari  sampel-sampel  pasir  besi  yang  berasal dari  daerah  Arakan  dibandingkan  dengan yang berasal dari daerah lain .
Gambar 1. Plot χ FD terhadap χ LF
Suseptibilitas magnetik bergantung suhu Berdasarkan hasil pengukuran suseptibilitas  yang  bergantung  suhu,  diukur mulai  pada  suhu  -193 o C  sampai  pada  suhu kamar  23 o C  (Gambar  2).  Untuk  kedua sampel  yang  diukur  yaitu  ARK1  dan  ARK2 memiliki  pola  suseptibilitas  magnetik  yang cenderung  sama.  Kedua  sampel  tidak mengalami peningkatan suseptibilitas magnetik  pada  suhu  -193 o C  sampai  -120 o C tetapi  kemudian  meningkat  secara  drastis pada suhu sekitar -120 o C sampai -50 o C, dan cenderung  tetap  pada  suhu  sekitar  -50 o C sampai -12 o C, kemudian akhirnya meningkat cukup signifikan pada suhu sekitar -10 o C.
Gambar 2. Suseptibilitas magnetik sebagai fungsi dari suhu
Perubahan  suseptibilitas  magnetik yang cukup signifikan pada suhu -120 o C dan -10 o C  menunjukkan  terjadinya  transisi  fasa pada mineral magnetik yang diukur. Menurut Halgedahl  &  Jarrard  (1995),  transisi  fasa pada  suhu  sekitar  -163 o C  sampai  dengan  - 153 o C disebut sebagai transisi Verwey yang menunjukkan  dominasi  mineral  ferimagnetik magnetite  (Fe 3 O 4 )  pada  sampel.  Tarnawski dkk (2004)  juga  pernah  menuliskan  bahwa
transisi  Verwey  dapat  terjadi  disekitar  -148 o C. Namun transisi fasa dari sampel pasir besi Arakan  yang  terjadi  pada  suhu  -120 o C mengindikasikan kehadiran mineral magnetik yang  lain  selain  magnetite.  Transisi  fasa kedua  yang  terjadi  pada  suhu  sekitar  -10 o C menunjukkan  transisi  Morin  (Bowles dkk , 2010)  yang  mengindikasikan  adanya  mineral magnetik  seperti  hematite  (  -Fe 2 O 3 ).  Dapat dikatakan  bahwa  mineral  magnetik  yang dominan terdapat pada sampel pasir besi dari Arakan adalah magnetite dan hematite.

## 5.3. Parameter histeresis magnetik
Gambar 3 menunjukkan kurva histeresis  magnetik  terkoreksi  massa  sebagai hasil  pengukuran  yang  dilakukan  pada sampel  ARK2.  Dari  kurva  tersebut  diperoleh nilai  saturasi  magnetik  4.63  Am 2 /kg,  nilai magnetisasi remanen 1.10 Am 2 /kg, sedangkan  medan  koersifitasnya  berkisar  5.6 mT.  Berdasarkan  nilai  saturasi  magnetiknya maka  terindikasi  bahwa  mineral  magnetik dalam  sampel  kemungkinan  didominasi  oleh magnetite (Fe 3 O 4 ) atau maghemite (  -Fe 2 O 3 ), sedangkan  kecilnya  nilai  koersifitas  atau kurusnya  kurva  hysteresis  mengindikasikan bulir-bulir  berukuran  besar  dengan  domain magnetik  antara  pseudosingle  domain  dan multi  domain.  Perbandingan  antara  nilai magnetisasi  remanen  dengan  magnetisasi saturasi  yang  bernilai  0.24  menunjukkan bahwa bulir-bulir magnetik terutama magnetite  yang  ada  pada  sampel  pasir  besi Arakan  adalah  pseudosingle  domain  (Evans and Heller, 2003).
Gambar 3. Kurva histeresis sampel ARK2.
0 1 2 350 400 450 500  FD (%)  LF (10 -6 m 3 kg -1 ) 0 0.5 1 1.5 -200 -175 -150 -125 -100 -75 -50 -25025 50 N o rm al isasi Su sep tibil itas … Suhu ( o C) ARK1 ARK2 -6 -4 -2 0 2 4 6 -1 -0.5 0 0.5 1 M ag n e ti sa si Medan Magnet (T)

## KESIMPULAN
Hasil pengukuran dan analisis beberapa  parameter  magnetik  pada  sampel pasir  besi  yang  berasal  dari  wilayah  Arakan di  Kabupaten  Minahasa  Selatan  Sulawesi Utara menunjukkan bahwa:
1. Karakteristik magnetik antara lain
suseptibilitas  magnetiknya  berkisar  antara 69.75 ×  10 -6 m 3 kg -1 sampai 138.45 × 10 -6
m 3 kg -1 dan  magnetisasi  saturasinya  4.63 Am 2 /kg. 2. Tingginya  nilai  suseptibilitas  magnetik dan magnetisasi saturasi dari sampel pasir besi  Arakan  mengindikasikan  kandungan mineral  magnetik  yang  dominan  adalah magnetite.  Namun  demikian  kehadiran mineral  magnetik  lain  seperti  hematite juga  telah  ditunjukkan  melalui  hasil pengukuran suseptibilitas magnetik sebagai fungsi suhu.
3. Ukuran  bulir  dari  mineral  magnetik terutama magnetite didominasi oleh bulir- bulir  magnetik  berukuran  besar  atau  bulir magnetik dengan domain  magnetik antara pseudosingle domain dan multi domain.
4. Tingginya  kandungan  mineral  magnetik berdasarkan nilai karakterisasinya terutama  nilai  suseptibilitas  magnetik memberikan  peluang  untuk  pemanfaatan lebih lanjut dari sumber daya alam ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Bowles,  J.,  Jackson,  M.,  Banerjee,  S.    2010. Interpretation  of  Low-Temperature Data  Part  II:  The  Hematite  Morin Transition. Quarterly Vol. 20. No.1.
Dearing,  J.A.  1999. Environmental Magnetic  Susceptibility  Using  the Bartington  MS2  System. British Library  Cataloging  in  Publication Data.
Dunlop,  D.J.,  O.  Ozdemir.  1997. Rock Magnetism: Fundamental and Frontiers . Cambridge University Press. Evans, M.E., and F. Heller. 2003. Environmental Magnetism . Academic Press.
Gubbins,  D.,  E.  Herrero-Bervera.    2007. Encyclopedia  of  Geomagnetism  and Paleomagnetism. Springer Verlag.
Halgedahl,  S.L.,  R.D.  Jarrard.  1995. Low- Temperature  Behavior  of  Single-
Domain Through Multidomain Magnetite . Earth and Planetary
Science Letters.
Tanauma, A. dan Ferdy.  2011.  Kajian Sifat- sifat  Magnetik  Pasir  Besi  Pantai Arakan  Kapupaten  Minahasa  Selatan Provinsi  Sulawesi  Utara.  Laporan
Penelitian. Lembaga Penelitian Unsrat. Manado. Tarnawski,  Z.,  A.  Wiechec,  M.  Madej,  D. Nowak,  D. Owoc, G. Krol, L. Kakol, Kolwics-Chodak,  A.  Kozlowski,  T.
Dawid.      2004.    Studies  of  The Verwey Transition in Magnetite. Acta Physica Polonica A Vol. 106 No. 5.
Yulianto,  A.,  S.  Bijaksana,  W.  Loeksmanto. 2002.  Karakterisasi  Magnetik  dari Pasir  Besi  Cilacap. Jurnal  Fisika, HFI ,  Suplemen  Prosiding  Vol.  A5 No. 0527.