GEOLOGI PANAS BUMI

Peranan Survey Geofisika dalam Geothermal

AHMAD RIFAI FACHRUDDIN

MUH. RIZKY ABAEBANHANGGA PRADITYA SB

MUHADIN

SUDARMAN DASRI

ARIFANDI

KELOMPOK DUA

IMAN SETIAWAN LM. ZULMASRI SAMPAGA

FITRIANA KAEPA LILIANA

 

PANAS BUMI DAN GEOTHERMAL

Berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari 2 kata yaitu geo yang berarti bumi dan thermalyang artinya panas, berarti geothermal adalah panas yang berasal dari dalam. 

Panas bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air dan batuan bersama mineral ikutan dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem panasbumi dan untuk memanfaatkannya diperlukan proses penambangan. Sistem panasbumi adalah daerah panasbumi 

(geothermal area) atau medan panasbumi (geothermal field) ialah suatu daerah dipermukaan bumi  dalam batas tertentu dimana terdapat energi panasbumi dalam suatu kondisi hidrologi-batuan tertentu.

METODE GEOFISIKA YANG DIPAKAI DALAM MENGEKSPLORASI SUMBER DAYA PANAS BUMI

Metode Geolistrik

Metode Geomagnet

Metode Seismik

Metode Gaya Berat ( Gravity )

Metode yang paling sering digunakan untuk penelitian dan eksplorasi panas bumi adalah metode geolistrik, khususnya dengan mendeteksi tahanan jenis dari suatu daerah yang diteliti. Hal ini bermanfaat karena dapat menentukan distribusi tahanan jenis dari batuan-batuan yang ada di bawah permukaan bumi dengan itu dapat diinterpretasi material-material yang ada di permukaan bumi.Metode tahanan jenis terutama sangat berguna untuk daerah-daerah yang mempunyai kontras atau perbedaan tahanan jenis yang cukup jelas dengan daerah sekitarnya, seperti pada daerah suber daya panas bumi.

Metode Geolistrik

Dengan metode geolistrik, struktur di bawah permukaan daerah panas bumi dapat dipetakan guna penyelidikan panas bumi. Struktur ini dapat diperlihatkan melaui penampang tahanan jenis dari struktur bawah permukaan bumi yang mencerminkan sifat fisik dari lapisan di dalam permukaan daerah tersebut.Metode geolistrik dilakukan dengan pengukuran beda potensial pada titik-titik di permukaan yang dilakukan dengan produksi langsung arus yang dialirkan ke bawah permukaan.Hal ini dilakukan guna mengetahui perbedaan-perbedaan atau kontras tahanan jenis material di bawah permukaan bumi dan kemudian digunakan untuk mengiterpretasi material-material yang ada di bawah permukaan bumi.

Studi gaya berat menggunakan perubahan rapat masa untuk melihat karakteristik sifat bawah permukaan. Metode ini juga sangat baik diterapkan untuk mengidentifikasi anomali bawah permukaan termasuk “body” granit, yang mana sangat penting untuk menemukan potensi panas bumi. Metode gayaberat juga juga dapat mengidentifikasi jalur patahan bawah permukaan. Jalur patahan ini sering diidentifikasi sebagai lokasi pengeboran utama dengan rapatmassa yang jauh lebih kecil daripada materi sekitarnya. Perubahan tingkat air tanah juga dapat diukur dan diidentifikasi dengan metode gayaberat. Unsur resapan sangat penting dalam menciptakan sistem panas bumi yang produktif. Kerapatan dan kepadatan pori keseluruhan selanjutnya dipengaruhi oleh aliran fluida sehingga mengubah medan gravitasi. Jika dikoreksi terhadap kondisi cuaca, metoda ini dapat mengukur dan memodelkan perkiraan laju resapan dalam reservoir panas bumi.

Metode Gaya Berat ( Gravity )

Pengukuran  CSAMT  /  Magnetotellurics  (MT) dapat  mendeteksi  anomali  resistivitas  terkait dengan struktur produktif panas bumi, termasuk patahan  dan  adanya  batuan  perangkap,  juga untuk  estimasi  suhu  reservoir  panas  bumi  di berbagai kedalaman. CSAMT / MT telah berhasil memberikan  kontribusi  terhadap  pemetaan  dan pengembangan  sumber  daya  panas  bumi  di seluruh dunia sejak awal 1980-an. 

          Materi  geologi  pada  umumnya  bersifat konduktor  listrik  lemah  dan memiliki  resistivitas tinggi.  Namun,  cairan  hidrotermal  dalam  pori-pori  dan  patahan  bumi  meningkatkan konduktivitas  dari  bahan  bawah  permukaan. Perubahan  konduktivitas  ini  digunakan  untuk memetakan  geologi  bawah  permukaan  dan memperkirakan  kandungan  bahan  bawah permukaan..

Metode GeomagnetSalah  satu  metode  geofisika  untuk  melihat potensi  tersebut  adalah  metode  geomagnet. Metode tersebut diterapkan untuk mengetahui sifat-sifat  fisik  batuan  yang  ada  di  bawah permukaan.  Dalam  eksplorasi  panas  bumi, metode magnetik digunakan untuk mengetahui variasi  medan  magnet  di  daerah  penelitian. Variasi  magnet  disebabkan  oleh  sifat kemagnetan  yang  tidak  homogen  dari  kerak bumi.  Dimana  batuan  di  dalam  sistem  panas bumi  pada  umumnya  memiliki  magnetisasi rendah  dibanding  batuan  sekitarnya.  Hal  ini disebabkan  adanya  proses  demagnetisasi  oleh proses  alterasi  hidrotermal,  dimana  proses tersebut mengubah mineral  yang  ada menjadi mineral-mineral  paramagnetik  atau  bahkan diamagnetik. 

Metode Seismik Berdasarkan  Undang-undang  Nomor  27 Tahun  2003,  sumber  energi  panas  bumi atau  yang  sering  disebut  Geothermal adalah  sumber  energi  panas  yang terkandung di dalam air panas, uap air, dan batuan  bersama  mineral  ikutan  dan  gas lainnya  yang  secara  genetik  semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem panas bumi. Indonesia  merupakan  negara  yang memiliki  potensi  Geothermal  terbesar  di dunia  dengan  cadangan  sekitar  40%  dari cadangan energi panas bumi dunia. Sesuai dengan  Peraturan  Presiden  RI  Nomor  5 Tahun  2006  tentang  Kebijakan  Energi Nasional  (KEN)  bahwasanya  pemanfaatan panas  bumi  ditargetkan  menjadi  energi primer yang optimal dengan pemanfaatan lebih dari 5 % pada tahun 2025.

Aktivitas  kegempaan  merupakan  salah  satu fenomena  yang  terjadi  pada  area  produksi Geothermal.  Gempa  kecil  atau  micro earthauke   terjadi  dengan  magnitudo  kurang dari  3  Mw  (Julian  dan  Foulger,  2009).  Injeksi fluida  pada  saat  proses   produksi  akan menghasilkan  tekanan  yang  melawan  formasi batuan  dan  menciptakan   hydraulyc  fracture. Dari   fracture  yang  terbentuk  akan menyebabkan  timbulnya   micro  erathquake  yang  melepakan  energi  gelombang  seismik (Phillips  et  al.,  2001).  Oleh  karena  adanya aktivitas  kegempaan  ini,  untuk  melakukan  monitoring  pada  zona  reservoir  Geothermal gunung  Salak  dapat  digunakan  metode  micro erathquake  (MEQ)  yang  merupakan  metode  passive  seismic   untuk  melihat  distribusi gelombang  mikro  yang  terjadi  pada  zona  reservoir.

Contoh Hasil Penyelidikan Dengan Metode di bawah ini

Metode Geolistrik

Metode Geomagnet

Metode Gaya Berat ( Gravity )

Contoh Hasil Penyelidikan Dengan MetodeGaya berat

Jumlah stasiun gaya berat yang terukur seba- nyak 251 titik amat yang terdiri dari 146 titik dengan spasi pengukuran 250 meter yang terletak di sepanjang lintasan A,B,C,D,E, dan F, serta 105 titik sebagai titik random/regional dengan spasi antara 250 – 500 meter.Nilai pengukuran yang diperoleh diikatkan ke nilai gaya berat nasional (IGSN 71) DG0 Ban- dung. Stasiun basis dibuat di base camp yang terletak di desa Batu dengan nama Base. Base ini dipergunakan sebagai titik tutupan harian  dan juga sebagai nilai acuan bagi stasiun gaya berat lainnya. Koordinat UTM titik Base X= 749021.7, Y= 9636025 dengan ketinggian Z= 333.8 meter serta nilai Gabsolute = 978039.863 mgals.

Estimasi densitas batuan menggunakan anali- sis kualitatif dan kuantitatif. Analisis kualitatif dilakukan dengan mengukur densitas conto batuan dari lokasi penyelidikan di laboratorium sedangkan analisis kuantitatif yang digunakan adalah metode Parasnis.Hasil analisis laboratorium dari 8 conto batuan memperlihatkan nilai densitas batuan daerah ini berkisar antara 2,16 – 2,99 gr/cm3, dengan densitas tertinggi terdapat pada batuan Andesit basalt (2,99 gr/cm3).Densitas batuan rata-rata dari batuan disekitar Riso adalah sebesar  2,67 gram/cm3, dari analisis kuantitatif diperoleh nilai densitas sebesar 2,71 gram/cm3. densi- tas batuan yang akan digunakan dalam proses penghitungan nilai anomali Bouguer, Regional, Sisa, dan Model 2-D adalah 2.67 gram/cm3.

Peta Anomali BouguerDari  hasil  anomali  Bouguer  penyebaran ano-  mali  memperlihatkan  nilai  anomali berkisar  antara  38  mgal  sampai  72  mgal, dimana  pola  anomalinya  memiliki  suatu rentang  anomali  Bouguer  dan  gradien anomali yang relatif cukup besar Pola  lineasi  anomali  Bouguer memperlihatkan  arah  umum  baratlaut  – tenggara  dan  baratdaya  -  timurlaut,  serta di  beberapa  tempat  seperti  di  bagian tengah,  baratdaya,  tenggara,  barat, baratlaut,  timur,  dan  selatan  terjadi pembelokan  dan  pengkutuban  anomali rendah dan tinggi dengan nilai gaya-

Berat yang tinggi mulai dari barat daya, tengah, dan tenggara serta merendah ke arah barat, baratlaut, utara, timur, dan timurlaut. Arah pola regional ini memperlihatkan kompleknya struktur yang terjadi di daerah penyelidikan ini, Sebaran nilai anomali Bouguer dapat dikelom- pokkan manjadi 3 (tiga) yaitu:

1.  Nilai 61 mgal sampai dengan 72 mgal dikelompokkan sebagai anomali tinggi dan menempati sekitar daerah Andau, daerah Buttu di bagian selatan, dan sekitar daerah Kambe, desa Rappang, Kecamatan Mapilli. Kelompok ini ditafsirkan sebagai batuan andesit dan andesit basaltis). 

2.  Nilai 50 sampai dengan 61 mgal dikelom- pokkan sebagai anomali sedang dan terdapat di bagian tengah, tenggara, utara, selatan, baratlaut, dan timur daerah penye- lidikan. Kelompok ini ditafsirkan sebagai respon batuan yang didominasi oleh batuan yang telah mengalami ubahan yaitu riolit, andesit, dan trakhit.

3. Nilai 38 s/d 49 mgal  dikelompokkan seba- gai anomali rendah dan terdapat di bagian barat, tengah, ujung timurlaut, dan timur daerah penyelidikan. Kelompok ini ditafsir- kan sebagai respon batuan yang didominasi oleh batuan yang telah mengalami pelapu- kan atau ubahan dari tingkat lemah sampai kuat akibat naiknya larutan hidrothermal dan banyaknya struktur yang terbentuk di daerah sekitarnya

 Peta Anomali Bouguer Sisa

Dari peta sebaran anomali Sisaanomalinya dapat dikelompokkan menjadi 3 (tiga) kelompok anomali yaitu ;1.  Nilai  3  mgal  sampai  dengan  13  mgal  dikelompokkan  sebagai anomali  tinggi  yang  terletak  dibagian  baratdaya  sampai  ke  arah tengah, di bagian timur sampai ke arah tenggara dan di bagian utara daerah  penye-  lidikan.  Kelompok  ini  ditafsirkan  sebagai  respon batuan  yang  didominasi  oleh  batuan  lava  berupa  batuan  andesit maupun batuan andesit basaltis yang masih cukup masif.2. Kelompok anomali sedang mempunyai nilai -7 mgal sampai dengan 3 mgal  yang  terletak di bagian  tengah, barat, timurlaut, dan  selatan daerah  penyelidikan.  Kelom-  pok  anomali  sedang  ini  ditafsirkan sebagai respon batuan yang masih didominasi oleh batuan lava yang telah mengalami ubahan.3.  Nilai  -17  mgal  sampai  dengan  -7  mgal  dikelompokkan  sebagai anomali  rendah terletak di bagian ujung barat, timurlaut, timur, dan selatan daerah penyelidikan. Kelompok ini ditafsirkan sebagai respon batuan yang didominasi oleh batuan Riolit maupun trakhit yang telah mengalami uba- han, dan batuan aluvial maupun sedimen.

peta sebaran anomali Sisa

Contoh Hasil Penyelidikan Dengan Geomagnet

Titik-titik  pengukuran magnet sebanyak 251 titik pengukuran yang terletak di sepanjang lintasan A, B, C, D, E, dan F dengan interval titik 250 meter, dan interval 50 – 100 meter sekitar air panas serta titik random dengan interval titik 500 – 1000 meterHarga intensitas total (IGRF) di titik BS daerah penyelidikan (-3.290  LS dan dan  119.240 BT den- gan ketinggian 334 meter) adalah = 42421.1 nT,  harga inklinasi =        -23.770 dan harga dekli- nasinya = 1.400.

 Nilai anomali rendah < -200 nT terdapat di bagian baratlaut, selatan, dan timur daerah sur- vei.  Pada bagian baratlaut kemungkinan masih membuka kearah baratlaut daerah survei. Di bagian selatan anomali magnet rendah juga kemungkinan masih membuka kearah sela- tan. Pada bagian timur daerah survei, anomali rendah berupa berupa spot-spot memanjang tepatnya di sekitar mata air panas Riso.  Anom- ali sedang dengan nilai sekitar -200 s/d 100 nT mendominasi daerah penyelidikan terutama dibagian barat, tengah, dan timur daerah ini.

Anomali magnet tinggi dengan nilai > 100 nT  terdapat di bagian utara, dan selatan daerah survei. Pada bagian utara berupa pola meman- jang yang kemungkinan masih membuka kearah timur, sedangkan pada bagian selatan anomali tinggi berupa spot menutup tepatnya berada diujung lintasan F.

Anomali Magnet Hasil Upward Continuation (UWC), Reducton to Pole (RTP) dan Reduc- tion to Equator (RTE) Pada ketinggian 200, 400, dan 600 meter memperlihatkan pola delineasi secara umum baik hasil RTP ataupun hasil RTE berarah baratdaya-timurlaut dan hampir barat- laut-tenggara. Nilai anomali magnet rendah hasil RTP secara konsisten terdapat dibagian barat dan utara daerah survei. Anomali mag- net sedang masih mendominasi daerah survei, sedangkan anomali tinggi berada di bagian selatan dan timur daerah survei berupa kontur menutup.

Anomali Magnet TotalPeta anomali magnet total 

Contoh hasil penyelidikan dengan metode geolistrikPenyelidikan geolistrik di daerah panas bumi Riso terdiri dari dua metode pengukuran yaitu pemetaan tahanan jenis (mapping) dengan jumlah titik 63 buah dan pendugaan tahanan jenis (sounding) dengan jumlah titik sebanyak 12 buah. Pengukuran mapping dan sounding semua berada pada lintasan A, B, C, D, E, F.

PEMANFAATAN DAN PRINSIP KERJA EKSPLORASI PANAS BUMI

 Seperti halnya pencarian bahan tambang yang lain, untuk sampai kepada tahap produksi perlu dilakukan survei atau eksplorasi. Cara untuk memperoleh sumber panas bumi adalah dengan eksplorasi yang harus dilakukan dalam beberapa tahap. Tahapan survei eksplorasi sumber panas bumi adalah seperti berikut:

• Survei pendahuluan dengan interpretasi dan analisa foto udara dan citra satelit

• Kajian kegunungapian atau studi volkanologi• Pemetaan geologi dan strutur geologi• Survei geokimia• Survei geofisika• Pemboran eksplorasi

Faktor  penting  yang  sangat  mempengaruhi  keberhasilan produksi  tenaga  listrik  dari  energi  panas  bumi  adalah besarnya  gradien  geotermal  serta  besarnya  panas  yang dihasilkan.  Semakin  besar  gradien  geotermal  maka  akan semakin  dangkal  sumur  produksi  yang  dibutuhkan,  dan semakin  tinggi  temperatur  yang  dapat  ditangkap  sampai  ke permukaan, maka  akan  semakin mengurangi  biaya  produksi di permukaan

Energi  panas  bumi  dapat menyediakan  sumber  tenaga  yang bersih  dan  terbarukan  serta  dapat memberikan  keuntungan yang  signifikan.  Emisi  energi  panas  bumi  tak  mengandung polutan  kimiawi  atau  tak  mengeluarkan  limbah  dan  hanya mengandung  sebagian  besar  air  yang  diinjeksikan  kembali kedalam  bumi.  Energi  panas  bumi  adalah  sumber  tenaga yang  andal  yang dapat mengurangi  kebutuhan  impor  bahan bakar fosil. Panas bumi juga dapat terbarukan karena praktis sumber panas alami dari dalam bumi tidak ada batasnya.

DAMPAK EKSPLORASI GEOFISIKA TERHADAP PANAS BUMI

Potensi  panas  bumi  terdapat  di  kawasan pegunungan  yang  biasanya  dijadikan  kawasan konservasi  sebagai  hutan  lindung.  Dengan adanya  kegiatan  eksplorasi  dan  eksploitasi sumber-sumber panas bumi di kawasan tersebut dapat  mengganggu  daerah  konservasi  tersebut. Serta kemungkinan terjadi pencemaran air tanah oleh kontaminan yang terbawa naik fluida panas bumi.

Untuk melihat umur dari lapisan batuannya kita melihat kolom yang paling banyak yang dipotong oleh garis umur. Seperti ditemukan batuan yang memiliki kandungan fosil foraminifera plankton yang dominan berumur Middle Miocene, maka dapat dipastikan batuan tersebut berumur Middle Miocene.Penentuan umur suatu batuan ditentukan oleh kandungan fosil foraminifera plankton yang terdapat dalam batuan tersebut bukan dari kandungan foraminifera benthos (kecuali foram besar). Untuk penetuan umur kita juga dapat menggunakan fosil dari foram besar, metode ini disebut juga dengan klasifikasi huruf Tersier yang diajukan oleh Van Der Vlerk dan Umgrove pada tahun 1927. Pada klasifikasi ini zaman tersier juga dinotasikan dengan huruf “ T ” namun dibagi dengan indeks huruf dimana huruf “a” untuk tersier tertua kemudian beturut hingga “h” yang menandakan tersier yang termuda. adapun tahapan dari klasifikasi ini adalah:

• Pengambilan sampel dilapangan yang kemudian melakukan penyajian fosil dengan cara melepaskan fosil tersebut dari batuan dan menyayat tipis fosil (0.05 mm) lalu menenpelkannya di plat kaca yang kemudian diamati dibawah mikroskop. Bila fosilnya sulit dilepaskan dari batuan maka Penamaan fosil dapat dicari dengan penamaan genus dan species yang ada

• Menentukan umur dari setiap genus species yang ditemukan dalam range chartyang dibuat oleh Adam, 1970.

• Memasukkan umur serta species ke dalam tabel umur• Kolom yang terbanyak dipotong oleh garis umur adalah umur dari batuan tersebut.

Fluida yang ditarik dari dalam bumi membawa campuran beberapa gas, diantaranya karbon dioksida (CO2), hidrogen sulfida (H2S), metana (CH4), dan amonia (NH3). Pencemar-pencemar ini jika lepas ikut memiliki andil pada pemanasan global, hujan asam, dan bau yang tidak sedap serta beracun. Pembangkit listrik tenaga panas bumi yang ada saat ini mengeluarkan rata-rata 40 kg CO2 per megawatt-jam (MWh), hanya sebagian kecil dari emisi pembangkit berbahan bakar fosil konvensional.

Pembangkit yang berada pada lokasi dengan tingkat asam tinggi dan memiliki bahan kimia yang mudah menguap, biasanya dilengkapi dengan sistem kontrol emisi untuk mengurangi gas buangannya. Pembangkit listrik tenaga panas bumi secara teoritis dapat menyuntikkan kembali gas-gas ini ke dalam bumi sebagai bentuk penangkapan dan penyimpanan karbon.Selain gas-gas terlarut, air panas dari sumber panas bumi mungkin juga mengandung sejumlah kecil bahan kimia beracun, seperti merkuri, arsenik, boron, antimon, dan garam-garam kimia. Bahan-bahan kimia ini keluar dari larutan saat air mendingin dan dapat menyebabkan kerusakan lingkungan jika dilepaskan. Praktek modern menyuntikkan kembali fluida panas bumi ke dalam bumi untuk merangsang produksi, memiliki manfaat sampingan mengurangi bahaya lingkungan ini.

Pembangunan pembangkit dapat juga merusak stabilitas tanah. Tanah amblas pernah terjadi di ladang Wairakei di Selandia Baru.[ Sistem panas bumi yang ditingkatkan juga dapat memicu gempa akibat rekah hidrolik. Proyek di Basel, Swiss dihentikan karena lebih dari 10.000 gempa berkekuatan hingga 3,4 Skala Richter terjadi selama 6 hari pertama penyuntikan air.[ Bahaya pengeboran panas bumi yang dapat mengakibatkan pengangkatan tektonik pernah dialami di Staufen im Breisgau, Jerman.

Stasiun Panas Bumi Krafla di timur laut Islandia