Pemodelan Sistem Geotermal Daerah Telomoyo dengan Menggunakan Data Magnetotellurik

Transkripsi

1 Pemodelan Sistem Geotermal Daerah Telomoyo dengan Menggunakan Data Magnetotellurik Zulimatul Safa ah Praromadani 1, Yunus Daud 1, Edi Suhanto 2, Syamsu Rosid 1, Supriyanto 1 1 Laboratorium Geothermal, Departemen Fisika, Universitas Indonesia, Kampus Depok Pusat Sumber Daya Geologi, Badan Geologi, Bandung zulimatul.praromadani@yahoo.com, ydaud87@yahoo.com Abstrak Daerah prospek geotermal Telomoyo terletak sekitar 34 km sebelah selatan dari kota Semarang, Jawa Tengah. Geomorfologi Telomoyo terdiri atas komplek Gunung Telomoyo yang didominasi batuan vulkanik plistosenkuarter berupa piroklastik dan lava dengan komposisi andesit-basaltik. Manifestasi permukaannya berupa mata air panas dan batuan teralterasi. Berdasarkan data sumur landaian suhu, pendugaan temperatur reservoirnya berkisar C. Dari data gravitasi diketahui ada intrusi di bawah kaldera Telomoyo. Untuk mengetahui informasi bawah permukaan daerah prospek geothermal Telomoyo, dilakukan survey magnetotellurik (MT). Selanjutnya data MT yang diperoleh diolah melalui tahapan pemilihan data time series sampai inversi 2D dan divisualisasikan ke dalam 3D. Hasil penelitian ini memperlihatkan lapisan resistivitas sangat rendah (<15 Ωm), diinterpretasikan sebagai lapisan penudung (clay cap). Lapisan yang berada di bawah clay cap dengan nilai resistivitas sekitar Ωm diinterpretasikan sebagai reservoir dari sistem geotermal. Lapisan heat source tampak berbentuk dome dengan nilai resistivitas >250 Ωm. Selanjutya model dari data MT tersebut diintegrasikan dengan data geologi, geokimia, dan geofisika (gravitasi) sehingga dapat dibuat model konseptual yang dapat mendelineasi sistem geotemal daerah prospek. Kata kunci : Daerah prospek geotermal Telomoyo, metode magnetotellurik, pemodelan sistem geotermal. 1. PENDAHULUAN Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki potensi geotermal yang cukup besar karena berada dalam jalur tumbukan lempeng (zona subduksi). Menurut Direktorat Inventarisasi Sumber Daya Mineral (DIM), saat ini diperkirakan total potensi energi geotermal Indonesia adalah sebesar MW. Potensi ini setara dengan 40% dari cadangan geotermal dunia. Sekarang ini pihak pemerintah pun secara intensif mengembangkan sumber energi terbarukan ini. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk eksplorasi geotermal adalah metode magnetotellurik (MT). Metode magnetotellurik merupakan metode geofisika pasif yang melibatkan pengukuran fluktuasi medan listrik dan medan magnet alami yang saling tegak lurus di permukaan bumi dari kedalaman beberapa meter hingga ratusan kilometer (Simpson & Bahr, 2005). Oleh karena metode MT telah terbukti berhasil melokalisasi daerah prospek geotermal, maka penulis melakukan pengolahan data MT di daerah prospek geotermal Telomoyo, Jawa Tengah. Selanjutnya hasil yang didapat dari pengolahan data MT diintegrasikan dengan data data pendukung yaitu data geologi, geokimia, dan geofisika (data gravitasi) sehingga dapat dibuat suatu model konseptual yang dapat mendelineasi sistem geotermal di daerah Telomoyo. 2. TINJAUAN DAERAH PENELITIAN Daerah prospek geotermal Telomoyo terletak sekitar 34 km ke arah selatan dari kota Semarang, Jawa Tengah. Lokasi area prospek geotermal Telomoyo ditunjukkan pada Gambar 1. sedangkan distribusi stasiun MT ditunjukkan pada Gambar 2. U Daerah Gbr 1. Lokasi Daerah Prospek Geotermal Telomoyo Secara umum, daerah ini didominasi batuan vulkanik plistosen-kuarter berupa piroklastik dan lava dengan komposisi andesit-basaltik. Berdasarkan penyelidikan geologi- geokimia Pusat Sumber Daya

2 Geologi tahun 2010, teramati beberapa struktur sesar yaitu tiga rim kaldera, struktur vulkanik berupa sesar normal pada arah barat daya - timur laut, dan struktur tektonik berupa sesar mendatar seperti terlihat pada Gambar 2. Gbr 2. Struktur di Daerah Prospek Geotermal Telomoyo Di area prospek Telomoyo terdapat beberapa manifestasi permukaan berupa mata air panas dan alterasi batuan. Batuan yang teralterasi ditemukan di sekitar area kaldera Telomoyo. Mata air panas yang ada di daerah ini adalah mata air panas di Candi Umbul (temperatur 36 0 C, ph 7,6), mata air panas Pakis Dadu (temperatur 35 0 C, ph 6,5), keduanya bertipe air klorida. Selain itu ada 2 dua mata air panas di Candi dukuh (temperatur air berkisar 35 0 C dan 36 0 C, ph 7,2 dan 7) bertipe air bikarbonat berada pada zona immature waters. Hal ini menggambarkan kondisi air panas kemungkinan adanya pengaruh air permukaan atau pengenceran air meteorik cukup dominan (PSDG,2010). Sebaran manifestasi permukaan terlihat pada Gambar 3. Dari perhitungan geotermometer Na-K, suhu reservoir daerah prospek ini berkisar o C (PSDG, 2010). Sedangkan dari perhitungan interpolasi landaian suhu pada kedalaman 2000 m temperatur reservoirnya berkisar C (Agung et al., 2011). Data geofisika berupa peta anomali Bouguer yang memperlihatkan adanya zona yang memiliki nilai anomali bouguer yang tinggi di bagian dalam rim kaldera yang dimungkinkan menunjukkan adanya suatu batuan intrusi di dalamnya, berasosiasi dengan sumber panas pada sistem panasbumi area prospek Telomoyo ini (Agung et al., 2011). 3. PENGOLAHAN DATA MAGNETOTELLURIK Data MT diperoleh dari survei yang dilakukan oleh Pusat Sumber Daya Geologi tahun 2010 sebanyak 36 titik yang distribusi datanya ditunjukkan pada Gambar 3. Gbr 3. Distribusi Titik MT Daerah Prospek Geotermal Telomoyo Selanjutnya, dilakukan proses pengolahan data MT yang terdiri dari: - Pemilihan time series menggunakan software Syncro Time Series Viewer. Dalam proses ini, dipilih rentang waktu yang dianggap tidak mengandung noise agar kurva MT yang dihasilkan memiliki trend yang smooth. - Pengubahan domain waktu pada Time Series ke Frekuensi Domain menggunakan prinsip transformasi Fourier. Proses ini dapat dilakukan dengan mempergunakan software SSMT Dalam tahap ini dilakukan pula proses robust yang prinsipnya adalah sebagai filter data MT yang dapat meminimalisir noise yang ada. - Seleksi data cross power, dilakukan untuk mendapatkan representasi resistivitas dan phase agar memiliki trend dengan error bar yang kecil. Di dalam proses ini juga harus ditentukan derajat rotasi yang digunakan karena dalam proses 2- dimensi kejelasan arah strike sangat diperlukan, yaitu untuk melakukan rotasi. Dalam penelitian ini, penulis menggunakan rotasi yang besarnya sesuai dengan arah sesar dominan yang ditunjukkan oleh polar diagram yaitu mengarah barat daya- timur laut sebesar 64 0, sehingga dengan melakukan rotasi, arah medan listrik dan medan magnet dapat terpolarisasikan sejajar dengan arah strike. Gambar 4 menunjukkan salah satu kurva MT Telomoyo yang telah dirotasi, dimana kurva (a) sebelum dan (b) sesudah dilakukan seleksi cross power. - Koreksi Efek Statik Shift. Pergeseran statik (static shift) merupakan suatu distorsi yang apabila tidak dilakukan koreksi akan dapat menyebabkan terjadinya kesalahan nilai resistivitas sebenarnya (true resistivity) bawah permukaan. Oleh karena itu kurva yang mengalami shifting dikoreksi

3 menggunakan software Static Shifter-X yang dikembangkan oleh PT NewQuest Geotechnology dengan meng-gunakan metode Averaging. Gambar 5 merupakan kurva MT sebelum (a) dan sesudah (b) dilakukan proses koreksi dengan Software Static Shifter-X. zona yang berbentuk dome dengan resistivitas yang sangat besar (>250 Ohm.m) yang diinterpretasikan sebagai heat source. Zona di antara clay cap dan heat source merupakan zona reservoir. (a) (b) Gbr 4. Seleksi Cross Power (a) Sebelum (b) Sesudah Gbr 6. Lintasan Inversi 2-Dimensi Gbr 5. Koreksi Static Shift (a) Sebelum dikoreksi (b) Sesudah - Inversi 2D. Inversi merupakan kegiatan untuk mendapatkan model kondisi bawah tanah berdasarkan proses fitting dengan data yang ada. Proses inversi 2D dilakukan dengan menggunakan software WinGlink. Software WinGlink ini mempergunakan algoritma dengan prinsip NLCG (Rodi and Mackie, 2001). - Visualisasi 3 Dimensi dilakukan dengan software Geoslicer-X yang dikembangkan oleh Laboratorium Geothermal Universitas Indonesia. Visualisasi ini akan mempermudah dalam proses interpretasi hasil dan pemodelan. Gbr 7. Hasil Inversi 2D Lintasan 1 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Lintasan yang dimodelkan melalui proses inversi 2-dimensi tampak pada Gambar 6. Lintasan 1 (Line 1) merupakan lintasan yang menghubungkan manifestasi air panas Candi Umbul dan Pakis Dadu dengan Candi Dukuh. Lintasan ini berarah Barat Daya - Timur Laut. Lintasan 2 (Line 2) merupakan lintasan yang memotong struktur dominan dan berarah Tenggara-Barat Laut..Hasil inversi 2 dimensi pada penampang 1 dan 2 ditunjukkan pada Gambar 7 dan 8. Gambar 7 dan 8, memperlihatkan adanya sebaran resistivitas sangat rendah < 15 Ohm.m yang dapat diinterpretasikan sebagai batuan penudung (clay cap). Tampak pula Gbr 8. Hasil Inversi2D Lintasan 2 Interpretasi Terintegrasi Untuk mempermudah menginterpretasi sebaran resistivitas, hasil inversi divisualisasikan dalam 3-dimensi seperti tampak pada Gambar 9 dan 10. Gambar 9 dan 10 meunjukkan bahwa sebaran resistivitas sangat rendah terdistribusi di sekitar kaldera Telomoyo. Berdasarkan data geologi, adanya sesar- sesar pada daerah Telomoyo terjadi akibat aktivitas vulkanik Gunung Telomoyo. Aktivitas inilah yang

4 memfasilitasi munculnya manifestasi berupa mata air panas. Manifestasi air panas tersebut berada di desa Candi Umbul dan Pakis Dadu yang terletak disebelah barat daya komplek Telomoyo. Kedua sumber mata air panas ini berada pada struktur sesar utama yang berarah barat daya- timur laut. Selain itu terdapat pula dua sumber mata air panas di Desa Candi Dukuh. Selain sumber mata air panas yang terdapat di daerah Telomoyo, manifestasi permukaan lain yang muncul adalah batuan ubahan atau batuan teralterasi. Kemunculan manifestasi permukaan ini mengindikasikan bahwa di area komplek Gunung Telomoyo terdapat potensi geotermal. Secara geologi, potensi geotermal di daerah Telomoyo di-generate oleh aktivitas vulkanik Telomoyo terakhir. Dari tipe air yang terdapat pada manifestasi permukaan air panas Candi Umbul, Pakis Dadu, dan Candi Dukuh yang bertipe klorida-bikarbonat, maka dapat diperkirakan bahwa daerah ini merupakan zona outflow dari sistem geotermal Telomoyo. Gbr 9. Model Hasil Inversi 2D Arah Utara- Selatan intrusi di daerah tersebut yang kemungkinan merupakan heat sorce. Nilai gravitasi tertinggi berada di dalam kaldera bekas letusan terakhir Gunung Telomoyo yang membuka ke arah timur laut. Data gravitasi ini sesuai dengan hasil pengolahan data magnetotelurik di mana diketahui distribusi resistivitas yang tinggi (> 250 Ωm) dengan bentuk menyerupai dome yang diinterpretasikan sebagai sumber panas (heat source). Dari data MT pula diketahui adanya lapisan dengan nilai resistivitas rendah (<15 Ωm) berbentuk dome yang diinterpretasikan sebagai batuan penudung (clay cap) yang berasosiasi dengan batuan yang teralterasi. Lapisan clay cap yang berbentuk up-dome ini berada di tengah rim kaldera di mana puncak dome ini dapat diindikasikan sebagai zona up-flow. Di antara clay cap dan heat source ini terdapat zona dengan pola updome yang diperkirakan sebagai zona reservoir ( Ωm) pada sistem geotermal daerah geotermal Telomoyo. Berdasarkan data geokimia dari PSDG dan landaian suhu, temperatur reservoir di daerah prospek geotermal Telomoyo dapat dikategorikan sebagai moderate to high temperature geothermal system.. Melalui model cross-section yang ditunjukkan pada Gambar 10 dapat diperkirakan luasan reservoir daerah prospek ini sekitar 25 km 2. Dari data magnetotellurik dan integrasi dari data lain yaitu data, geologi, geokimia, dan geofisika (gravitasi), dapat dibuat sebuah model konseptual yang menggambarkan sistem geotermal di daerah Telomoyo. Model konseptual tersebut dapat dilihat dalam bentuk 2D seperti pada Gambar 10. Dari model konseptual tersebut dapat disimpulkan bahwa reservoir geotermal berada pada kedalaman m. Reservoir ini dibatasi oleh batuan penudung (clay cap) yang tebal dan heat source. Ketidakmunculan manifestasi permukaan yang menandakan keberadaan up-flow seperti fumarol di tengah kaldera kemungkinan besar disebabkan oleh lapisan batuan impermeabel (clay cap) yang sangat tebal mencapai 1500 meter yang berada di tengah kaldera. Dari interpretasi yang diintegrasikan dengan data pendukung, dapat dibuat model konseptual daerah prospek geotermal Telomoyo seperti pada Gambar KESIMPULAN Gbr 10. Model Hasil Inversi 2D cross section Peta gravitasi menunjukkan adanya nilai gravitasi yang tinggi di dalam kaldera Telomoyo. Data gravitasi ini mengindikasikan adanya body Berdasarkan studi metode MT yang didukung dengan data gravitasi, data geologi, dan data geokimia, dapat disimpulkan sbb: 1. Metode magnetotellurik dapat digunakan secara efektif untuk mengkarakterisasi komponen sistem panasbumi daerah prospek geotermal Telomoyo. 2. Data MT memperlihatkan adanya lapisan dengan resistivitas rendah (<15Ωm) yang tebal mencapai 1500 meter diindikasikan sabagai lapisan batuan penudung (clay cap). Lapisan

5 yang berada dibawah clay cap dengan nilai resistivitas Ωm diinterpretasikan sebagai reservoir dari sistem geotermal. Lapisan heat source tampak berbentuk dome dengan nilai resistivitas >250 Ωm yang berada pada kedalaman lebih dari 2500 meter. Luas daerah prospek geotermal Telomoyo sekitar 25 km Reservoir geotermal terdistribusi di bawah kaldera Gunung Telomoyo yang diduga sebagai zona up-flow dengan kedalaman berkisar m. Keberadaan manifestasi air panas diindikasikan sebagai zona out-flow. Clay Cap Reservoir Heat Source Gbr 11. Konseptual Model Daerah Prospek Geotermal Telomoyo DAFTAR ACUAN [1] Agung, Lendriadi, Edi S., Kasbani, Sri W., Arief M., Ahmad Z., Asep S., Sugianto., M. Kholid, Yunus D., Supriyanto S., dan Surya A., 2011, Investigasi Magnetotellurik Terintegrasi pada Area Prospek Geotermal Telomoyo, Proceeding The 11 th Annual Indonesian Geothermal Association Meeting & Conference [2] Cumming, William and Mackie, Randall, 2010, Resistivity Imaging of Geothermal Resources Using 1D, 2D and 3D MT Inversion and TDEM Static Shift Correction Illustrated by a Glass Mountain Case History, Proceedings World Geothermal Congress [3] Daud, Yunus(a), 2010, Diktat Kuliah : Metode Magnetotelluric (MT), Laboratorium Geofisika, FMIPA Universitas Indonesia. [4] Daud, Yunus(b), 2010, Diktat Kuliah : Introduction to Geotermal System and Technology, Laboratorium Geofisika, FMIPA Universitas Indonesia. [5] Daud, Yunus(c), 2010, Diktat Kuliah Static Shift dalam Metode Magnetotelluric (MT), Laboratorium Geofisika, FMIPA Universitas Indonesia. [6] Daud, Yunus(d), 2010, Diktat Kuliah : Geophysical Studies Over A Difficult Geothermal Area (Case Study), Laboratorium Geofisika, FMIPA Universitas Indonesia. [7] Goff, Fraser and Janik, Cathy J., 2000, Ensyclopedia of Volcanoes : Geotermal Systems, Academic Press : A Harcourt Science and Technology Company. [8] Gupta, Harsh and Roy, Sukanta, 2007, Geotermal Energy : An Alternative Resource For The 21st Century, Elsevier B.V. [9] Pusat Sumber Daya Geologi (PSDG), 2010, Laporan Akhir Survey geotermal Terpadu Geologi dan Geokimia Daerah Candi Umbul- Telomoyo, Bandung, Indonesia. [10] Rodi, William and Mackie, Randall L., 2001, Nonlinear Conjugate Gradient Algorithm for 2D Magnetotelluric Inversion, Geophysics Vol. 66, No. 1 ; page [11] Sanyal, Subir K., 2005, Classification of Geothermal System - A Possible Scheme, Proceeding Thirtieth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering 2005.

6 [12] Simpson, Fiona and Bahr, Karsten, 2005, Practical Magnetotellurics, Cambridge University Press. [13] Sulistyo, A, 2010 Pemodelan Static Shift Menggunakan MT2dFor. Depok: Universitas Indonesia. [14] Suparno, S., 2007, Analisis Data Geofisika: Memahami Teori Inversi. Departemen Fisika-FMIPA, Universitas Indonesia. [15] Unsworth, M, 2008, Bahan Mata Kuliah Elektromagnetik. [16] Ussher, Greg, Colin C.,Roy, and Errol, 2000, Understanding The Resistivities Observed in Geothermal System, Proceedings World Geothermal Congress 2010