Study of Seulawah Agam s Geothermal Source Using Gravity Method

Transkripsi

1 Jurnal Natural Vol. 14, No. 2, 1-5, September 2014 ISSN Study of Seulawah Agam s Geothermal Source Using Gravity Method Marwan a,b, Ibnu Rusydy c dan Gartika Setiya Nugraha c Asrillah d a Prodi Fisika FMIPAUniversitas Syiah Kuala, Darussalam23111, Bandaa Aceh b Prodi Teknik Geofisika FT Universitas Syiah Kuala, Darussalam23111, Banda Aceh c Prodi Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala, Darussalam 23111, Banda Aceh d Fakultas Teknik, Universitas Malikussaleh, Aceh Utara marwan.fisika@gmail.com Abstract. Gravity method was carried out at Seulawah Agam Area to delineate the existence of geothermal source, which is specifically existed in both the geothermal filed of Heutsz s Crater and.cempaga s Crater. The Seulawah Agam is located in Aceh Besar district. Geologically, the area is dominated by volcanic mudflow and Lam Teuba s rocks having age from Tersier to Resen Period. The equipment used includes Gravimeter CG-5 Autograv, Portable GPS (Global Positioning System), Navigation type (map of the survey area), computer and the o ther technical supports, such as handy talky, umbrella, watch, pens and observed data notes. This research was conducted by doing two stages. Firstly, establishing the base station which is a reference point for all gravity data measurements at each point. Secondly, measuring gravity data at each point by repeating three times following looping pattern as pathway of measurement either in Heutsz s crater whose nine points recording or in Cempaga s crater whose seventeen points. The data was simply processed using Microsoft Excel that can just plot the Bouguer anomaly and interpreted qualitatively due to preliminary research. The resultof this research has shown that both areas have two kinds of Bougeur anomalies which slightly attract attention who s high and low anomaly. At Heutsz s Crater has high and low density existed at F125 FR and B6 point. The Point whose high density means that it was formed mineralization by hydrothermal process through fracture materials, meanwhile the point whose low density indicates that there is existed the fault which is quite related to Seulimum s Fault based on Aceh map. This result is also same as obtained at Cempaga s Crater which means also same interpretation. In addition, it can be sum up that fault zones are essentially important in geothermal system that plays vital role in term of fluid circulation. Employing the gravity method in this research effectively can be said helpful proved by the Seulawah Agam has a good prospect become an alternative source of energy in the future Keywords: Gravitimeter CG-5 Autograv,anomaly,Heutsz and Cempaga s Crater d, Pendahuluan Peningkatan jumlah penduduk di dunia dan termasuk Indonesia sangat berdampak terhadap peningkatan jumlah pasokan energi listrik yang semakin lama cenderung semakin besar. Hal ini akan berdampak terhadap ketidakseimbangan antara pasokan dengan pertumbuhan permintaan, sehingga perlu dilakukan pencariann sumber energi baru untuk dikonversikan menjadi energi listrik. Sehubungan dengan permasalahan tersebut, maka survei ini menjadi dasar yang sangat kuat menggunakan metode geofisika, yaitu metode gaya berat (Gravity) untuk melihat potensi Panas Bumi (Geothermal) Gunung Seulawah Agam, Aceh Besar, Provinsi Aceh. Secara geologi, daerah gunung Seulawah Agam (daerah penelitian) di dominasi batuan Anggota Lahar (Qvtl) dan batuan gunung api Lam Teuba (Qtvt), yang terdiri dari hinga dasit, breksi, batu apung, tufa, aglomerat. Batuan tufa berwarna coklat muda sampai abu-abu muda, sedikit keras, ukuran butir lanau sampai pasir halus, bagian dari batuan gunung api Lam Teuba (Qtvt). Batuan dasit berwarna abu-abu tua, keras, struktur vesikular, besar butir/kristal halus: afanitik, hipokristalin, inequigranular, mineral gelas, muskovit, dan kuarsa. Kemudian juga terdapat batuan breksi volkanik yang terdiri dari fragmen material vulkanik yaitu batuan andesit dasit, glas bercampur dalam satu endapan vulkanik yang termasuk kedalam batuan gunung api. Batuan ubahan, breksi volkanik, dan mineral sulfurmerupakan batuan yang khas di daerah geothermal dan sangat sering ditemukan di permukaan yang sering terlihat di daerah batuan ubahan, mineral sulfur (berwarna kekuningan), dan batuan breksi vulkanik [1]. 1

2 Berdasarkan kondisi geologi tersebut, maka diperkirakan potensi panas bumi Seulawah Agam dapat dikategorikan prospek, karena sistem panas bumi di Pulau Sumatera berada di partial equilibrium. Karakteristik air umumnya berkaitan dengan kegiatan gunung api andesitic-riolitis yang disebabkan oleh sumber, beradadi magma yang bersifat lebih asam dan lebih kental, sedangkan di Pulau Jawa, Nusa Tenggara dan Sulawesi umumnya berasosiasi dengan kegiatan vulkanik bersifat andesitis-basaltis dengan sumber magma yang lebih cair. Karakteristik geologi untuk panas bumi diujung utara Pulau Sulawesi memperlihatkan kesamaan karakteristik dengan di Pulau Jawa. Reservoir panas bumi di Sumatera umumnya menempati batuan sedimen yang telah mengalami beberapa kali deformasi tektonik atau pensesaran setidak-tidaknya sejak tersier sampai resen. Hal ini menyebabkan terbentuknya porositas atau permeabilitas sekunder pada batuan, sehingga akan memiliki konduktifitas fluida besar [2]. Sumber energi panas bumi cenderung tidak akan habis, karena proses pembentukannya yang terus menerus selama kondisi lingkungannya (geologi dan hidrologi) dapat terjaga keseimbangannya. Mengingat energi panas bumi ini tidak dapat diekspor, maka pemanfaatannya diarahkan untuk mencukupi kebutuhan energi domestik, dengan demikian energi panas bumi akan menjadi energi alternatif andalan dan vital karena dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap sumber energi fosil yang kian menipis dan dapat memberikan nilai tambah dalam rangka optimalisasi pemanfaatan aneka ragam sumber energi di Indonesia. Disamping energi panas bumi tergolong energi yang dapat diperbaharui, energinya tidak menyebabkan pencemaran lingkungan, sehingga hampir dapat dikatakan energinya memiliki zero pollutant atau clean energy dan diperkiran akan menjadi energi primadona dimasa yang akan datang. Energi panas bumi berasal adanya gunung api aktif yang disebabkan oleh proses magmatik dalam lapisan bumi. Energi panas (uap) yang timbul akibat proses tersebut berinteraksi dengan lapisan air tanah (aquifer), sehingga air dalam lapisan tersebut akan mengandung energi panas dan keluar melalui rekahan-rekahan batuan. Berkaitan dengan sifat rekahan batuan tersebut, akan mempengaruhi sifat fisis batuan yang salah satunya adalah nilai kerapatan (density). Pada eksplorasi panas bumi, metoda geofisika berperan sangat besar dalam menentukan keberadaan suatu sistem panas bumi (su mber panas, reservoar, lapisan penudung), luas daerah prospek, dan potensi sumber daya panas bumi. Penerapan metoda gaya berat di daerah ini bertujuan untuk menentukan sumber panas,daerah reservoir (zona rekahan dan sesar), lapisan penudung, dan potensipanas bumi [3]. Oleh karenanya untuk memetakan nilai kerapatan batuan yang mengandung energi panas bumi, maka dilakukan penelitian dengan menggunakan metode gaya berat, karena metode ini dapat mendeteksi perbedaan nilai-nilai kerapatan yang dimiliki batuan, dari perbedaan nilai kerapatan batuan dengan yang ada di sekelilingnya secara kontras, maka hal tersebut akan mengindikasikan adanya anomali yang akan menjadi dugaandugaan dalam interpretasi data geofisika. Jika hasil pemetaan potensi panas bumi dengan menggunakan metode gaya berat akan menjadi dugaan kuat mempunyai potensi energi. Metode gaya berat merupakan salah satu yang paling bagus untuk menggambarkan struktur bawah permukaan dan mengevaluasi penurunan permukaan juga untuk memperkirakan pengisian massa fluida ( mass recharge) yang berkurang karena penyedotan fluida selama ekploitasi dalam jangka panjang [4], sehingga metode ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai sumber informasi dan data awal bagi pemerintah dan menjadi perencanaan penelitian-penelitian berikutnya yang lebih detail dan komprehensif, sehingga dari hasil kajian komprehensif tersebut dapat dinyatakan bahwa energi panas bumi sangat berpotensi atau memiliki prospek untuk diekplorasi bahwa Gunung Seulawah Agam sebagai sumber geothermal yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi terbarukan untuk pembangkit listrik PLTPB sehingga kebutuhan masyarakat akan listrik dapat terpenuhi. Metode gravitasi adalah mengukur variasi nilai densitas batuan berdasarkan hukum Gravitasi Newton yang menyatakan bahwa gaya tarik 2

3 antara dua massa M dan m yang terpisah sejauh (r). Besar percepatan gravitasi (g) seperti diformulasikan dalam persamaan berikut: Lamteuba dan lintasan memanjang antara kawah Heutsz dengan lapangan panas bumi Ie Jue Lamteuba Aceh Besar Provinsi Aceh. = = (1) Sehingga, g adalah = (2) Di mana, g adalah percepatan gravitasi bumi (m/s 2 ), G adalah konstanta universal(6,672x10-11 Nm 2 /kg 2 ). Nilai percepatan gravitasi yang diukur dengan gravitimeter di atas pemukaan bumi menunjukkan nilai yang bervariasi, hal ini disebabkan oleh beberapa faktor yaitu pengaruh bentuk topografi permukaan,pengaruh bentuk bumi yang berbentuk ellips, yang mengakibatkan jari-jari bumi dan distribusi massa batuan bervariasi, pengaruh interaksi massa regional, seperti terdapatnya bukit dan lembah di area pengukuran, pengaruh komponen alat gravitimeter. Berdasarkan faktor-faktor tersebut, data hasil pengukuran perlu dilakukan koreksi untuk mendapatkan nilaigaya tarik dari objekyang diinginkan atau yang sebenarnya. Nilai dikenal sebagai nilai Bougeur anomali yang menjadi variabel untuk diinterpretasikan. Koreksi data yang dilakukan adalah koreksi kelenturan pegas yang terdapat dalam alat gravitimeter ( Drift Correction), koreksi akibat perbedaan jari-jari bumi ( Latitude Correction), koreksi elevasi yang terdiri dari koreksi udara bebas ( Free Air Correction) dan Bougeur Correction (BC) dan yang terakhir ada Terrain Correction (TC) yang dilakukan karena bentuk topografi[5] [Kearey]. Metodologi LokasiPenelitian. Daerah penelitian secara geografis terbentang pada posisi dari LU sampai BT Kecamatan Seulimum, Kecamatan Lembah Seulawah, bagian barat Kecamatan Kuta Cot Glie, bagian barat Kecamatan Indrapuri dan bagian barat Utara Kecamatan Mesjid Raya, yang semuanya termasuk kedalam kabupaten Aceh Besar. Pengambilan data metode Graviti dilakukan di lapangan panas bumi kawah Heutsz di lereng Gunung Api Seulawah Agam dan Ie Jue di Gambar 1. Peta lokasi penelitian. Pada kedua kawasan kawah Heutsz dan mengukur ketiga metode menggunakan pola pengukuran grid 200 m. Jumlah titik grid yang diukur di kawah Heutsz sebanyak 9 titik pengukuran mengelilingi kawah. Demikian juga pengukuran di kawasan.dari kawah Heutsz sampai lapangan panas bui Ie Jue dilakukakan pengukuran 1 lintasan. Jarak antar titik pengukuran bervariasi antara m dengan total panjang lintasan 5,8 Km. Dari Pos Pengamatan dilakukan pengukuran sampai ke kawah Cempaga dengan jarak lebih kurang 8 km dengan spasi antar titik pengukuran bervariasi Alat dan Bahan. Peralatan yang digunakan dalam penelitian gaya berat ini adalah: a) Gravimeter CG-5 Autograv b) Portabel GPS (Global Positioning System) tipe Navigasi c) Peta Daerah survei d) Komputer e) Alat pendukung lainya seperti handy talky, payung, jam, pulpen dan lembar data pengamatan. Sebelum pengambilan data lapangan dilakukan orientasi medan dengan menggunakan peta topografi. Orientasi medan ini untuk perencanaan pembuatan titik ikat di lapangan dan perencanaan lintasan-lintasan pengambilan data, agar daerah penelitian/survei dapat terisi dengan merata. a. Pembuatan Titik Ikat Gaya Berat Dalam pengambilan data di lapangan yang pertama harus dilakukan adalah pembuatan titik ikat posisi dan gayaberat. Titik ikat berfungsi sebagai titik dasar pengukuran, dimana setiap pengukuran yang dilakukan di 3

4 daerah penelitian didasarkan pada titik ikat ini. Titik ikat utama telah distandarkan dengan Postman System. Pengambilan data posisi dan gayaberat dilakukan secara bersama-sama. Prinsip kerja metode ini adalah mengukur variasi percepatan gayaberat di suatu titik di permukaan bumi, sehingga untuk menentukan serangkaian pengukuran diperlukan titik ikat yang sudah diketahui nilai percepatan gayaberatnya secara mutlak. b. Pengukuran Variasi Percepatan Gaya Berat Pengambilan data gaya berat dilakukan secara looping. Pengambilan data gayaberat di titik amat dilakukan dengan pembacaan ulang sebanyak 3 kali, untuk setiap titik ikat menggunakan Gravitimeter. Looping selalu dimulai dari titik ikat ( Base Station)dan ditutup kembali di titik ikat itu. c. Pengambilan Data Posisi Untuk pengukuran posisi dilakukan secara diferensial dengan metode survei statik singkat menggunakan Portabel GPS tipe Navigasi Berikut adalah alat gravimeter yang digunakan dalam penelitian seperti yang ditunjukkan dalam gambar 2 di bawah: dilakukakan pengukuran 1 lintasan. Jarak antar titik pengukuran bervariasi antara meter dengan total panjang lintasan 5,8 Km. Dari Pos Pengamatan dilakukan pengukuran sampai ke kawah Cempaga dengan jarak lebih kurang 8 Km dengan spasi antar titik pengukuran bervariasi. Hasil dan Pembahasan Pengukuran metode graviti di kawasan Gunung Api Seulawah Agam Aceh Besar dilaksanakan pada lintasan sepanjang 5.8 km dari Kawah Heutsz sampai dengan lapangan panas bumi Ie Jue. Perbedaan tinggi antara Kawah Heutsz dengan lapangan panas bumi Ie Jue sekitar 544 m. Dalam eksplorasi energi panas bumi, pengukuran metode graviti dilakukan untuk memetakan struktur bawah permukaan yang sangat berhubungan dengan sistem panas bumi. Selain dilakukan pengukuran pada lintasan tersebut,juga dilakukan pengukuran pada sisi selatan gunung Seulawah yang dimulai dari pos pengamatan gunung api sampai dengan kawah Cempaga yang berjarak sekitar 8 km. Setelah dilakukan korensi data yang terdiri dari drift correction, latitude correction, elevation correction yang terdiri dari FAC dan Bougeur correction, serta Terrain correction (TC). a. Lintasan Kawah Heutsz -Ie Jue Lamteba Variasi nilai gravitasi terendah terekam setelah dilakukan koreski pada titik pengukuran B6 sebesar mgal pada koordinat 5, o LU dan 95, o BT. Nilai anomali gravitasi tertinggi terekam pada titik pengukuran F125 BR dengan nilai anomali gravitasi sebesar mgal pada koordinat 5, o LU dan 95, o BT. Gambar 2. Alat Gravitimeter Scintrex Autograv CG-5 Proses Pengambilan Data. Pengambilan data dilakukan pada kawasan kawah Heutsz, menggunakan pola pengukuran grid 200 meter. Jumlah titik grid yang diukur di kawah Heutsz sebanyak 9 titik pengukuran mengelilingi kawah. Demikian juga pengukuran di kawasan kawah Heutsz sampai lapangan panas bumi Ie Jue Variasi nilai anomali gravitasi ini menunjukkan adanya kompleksitas struktur bawah permukaan antara kawah Heutsz sampai dengan lapangan panas bumi Ie Jue Lamteuba seperti tampak pada Gambar 3. Nilai gravitasi rendah yang terekam pada titik pengukuran B6 yang diduga sebagai zona patahan atau zona rekahan yang memiliki nilai densitas rendah. Titik B6 ini berada pada lereng utara gunung api Seulawah Agam. 4

5 sill atau magma yang menerobos keluar namun membeku di dalam tanah.. Gambar 3. Grafik anomali gravitasi (gaya berat) setelah dilakukan koreksi dari kawah Heutsz sampai dengan Ie Jue Titik F125 BR ini berada di sekitar lapangan panas bumi Ie Jue Lamteuba ditemukan nilai gravitasi yang tinggi. Tingginya nilai gravitasi di sekitar lapangan panas bumi tersebut, mengindikasikan tingginya nilai densitas batuan di bawah permukaan.nilai densitas yang tinggi ini disebabkanterbentuknya mineral secara hidrotermal. Mineral ini mengisii celah dan pori batuan sehingga nilai densitas batuan tersebut semakin tinggi. Berdasarkan nilai gravitasi dari kawah Heutsz sampai dengan lapangan panas bumi Ie Jue, dapat disimpulkan bawah terdapat zona rekahan atau patahan di lereng gunung api Seulawah Agam dan sumber panas lapangan panas bumi Ie Ju Lamteuba berada di bawah lapangan panas bumi tersebut memiliki nilai densitas yang tinggi karena pengaruh pembentukan mineral secara hidrotermal. b. Lintasan Pos Pengamatan Kawah Cempaga Gunung Api- Lintasan sisi Selatan bermula dari Pos Pengamatan Gunung Api Seulawah Agam sampai dengan kawah Cempaga di puncak gunung Api Seulawah dengan panjang total lintasan sekitar 8 Km. Pada lintasan ini dilakukan pengukuran 17 titik dan setelah dilakukan koreksi, hasilnya seperti yang terlihat pada Gambar 4. Nilai anomali residual graviti tertinggi terdapat pada jarak m dari Pos pengamatan yang diberi nama stasiun CK6,5. Pada titik tersebut nilai residual gravitasi sampai 252 mgal yang diduga sebagai kawasan yang memiliki batuan bawah permukaan dengan densitas tinggi. Nilai densitas bawah permukaan yang berada di titik CK6,5 yang dekat puncak diduga sebagai dike dan Gambar 4. Grafik anomali gravitasi (gaya berat) setelah dilakukan koreksi dari Pos Pengamatan Gunung Api sampai ke Kawah Cempaga. Sementara nilai anomali residual gravitasi terendah berada di titik CK4 sampai CK5,5, kawasan nilai rendah ini diduga sebagai kawasan densitas rendah atau kawasan lemah. Kawasan densitas ini diduga sebagai zona sesar segmen Seulimuem. Apabila merujukpada peta struktur geologi Aceh, titik CK4 tepat berada di zona patahan Sumatera Segmen Seulimuem. Jarak CK4 dari Pos pengamatan gunungg api sekitar 4 km. Dalam eksplorasi energi panas bumi, adanya patahan di sekitar kawasan sumber panas bumi menjadi keuntungan tersendiri. Patahan yang berada di kawasan tersebutt bisa menjadi zona masukan air hujan atau recharges zone. Air hujan yang terfiltrasi ke dalam tanah melalui patahan ini akan menerus ke lapisan reservoir yang menjadi sumber uap sistem panas bumi. Dijumpainya patahan dalam survei ini menjadi indikasi bahwa reservoir sistem panas bumi Seulawah agam memiliki kandungan air dan uapyang cukup dan berkelanjutan [6]. Aktivitas geothermal biasanya berkaitan erat dengan struktur-struktur patahan yang menjadi lintasan khusus bawah permukaan untuk sirkulasi fluida geothermal. Seringnya, struktur patahan initidak muncul di permukaan karena biasanya diselubungi oleh rentetann batuan penudung sedimenyang lebih muda dan juga susah untuk dideteksi dan dipetakan, tetapi metode gaya berat sangat bergunauntuk mendeteksi sistem-sistem geothermal yang tersembunyi. Sistem-sistem geothermalkonvensional untuk energy geothermal dipengaruhi oleh sistem-sistem patahan (komponen yang diinginkan n dalam sistem-sistem tersebut). Sementara dalam sistem rekayasa 5

6 geothermal atau Engineered Geothermal Systems (EGS), struktur-struktur patahan yang tidak dapat dideteksi dan tidak diinginkan akan menjadi kerugian untuk fluida geothermal yang diinjeksi. Bagaimanapun juga, patahan-patahan tersebut secara positif juga dapat berperan untuk sirkulasi fluida yang berkelanjutan melalui sistem rekayasa,sehingga pengetahuan yang mendalam tentang ciri-ciri patahan dan letak kedalamannya adalah suatu keharusan [7]. Kesimpulan 1. Berdasarkan pengukuran metode gaya berat lintasan utara ditemukan kawasan dengan nilai gravitasi rendah yang diduga sebagai zona patahan atau rekahan (fracture) di titik B6 dan kawasan anomali gravitasi tinggi terdapat di titik pengukuran F125 BR yang diduga dikarenakan pembentukan mineral secara hidrotermal sehingga nilai densitas batuannya menjadi tinggi. 2. Pada lintasan sisi selatan ditemukan adanya struktur geologi berupa patahan Sumatra Segmen Seulimum yang memiliki nilai densitas rendah di titik CK4 yang berjarak sekitar 4 Km dari Pos Pengamatan gunung Api Seulawah Agam. 3. Patahan Seulimum tersebut, menjadi lintasanllintasan untuk sirkulasi fluida dari sistem geothermal dan dapat dijadikan sebagai landasan bahwa Seulawah Agam berpotensi dijadikan sebagai energi alternatif. Ucapan Terimakasih Kami mengucapkan banyak terima kasih kepada tim akuisisi data yaitu teknisi Laboratorium dan mahasiswa Prodi Teknik Geofisika Unsyiah serta mahasiswa jurusan Fisika FMIPA Unsyiah yang telah membantu dalam proses survey di lapangan, sehingga kami dapat menulis artikel ini sebagai komunikasi ilmiah antara penulis dengan pembaca Daftar Pustaka 1. Dinas Pertambangan dan Energi Pemerintah Nanggroe Aceh Darussalam, Peta Aceh dan Energi Geothermal. Banda Aceh 2. Kurniawan, I. W, Studi Pembangunan PLTP Seulawah Agam dengan Kapasitas 1x 55 MW dan pengaruhnya terhadap TDL Regional Nanggroe Aceh Darussalam. ITS Surabaya. 3. Idral, A, Penerapan Metode eksplorasigeofisika PadaPenyelidikan Sumber DayaMineralDanEnergi. ProgramPenellitianBawahPermukaan Pusat Sumber Saya Geologi. Jakarta. 4. Salem, A., et.al, Subsurface Structural Mapping Using Gravity Data of Hohi Geothermal Area, Central Kyushu, Japan. Proceedings World Geothermal Congress 2005 Antalya, Turkey. 5. Kearey., P. Brooks., M and Hill,I An Introduction to Geophysical Exploration 3 rd ed.blackwell Publishing. UK 6. Sieh, K and Natawidjaja, D. H Sumatera Fault Zone, Division of Geological and Planetary Sciences, Caltech, California, USA. 7. S. Bruce Kohrn, et.al, Geothermal Exploration Using Gravity Gradiometry. Journal of Geophysical Research, v. 93(B11), p