PEMODELAN PANASBUMI KOMPLEK DATARAN TINGGI DIENG DENGAN METODE MAGNETOTELURIK

Transkripsi

1 PROSIDING PEMAPARAN HASIL PENELITIAN PUSAT PENELITIAN GEOTEKNOLOGI LIPI TAHUN 2014 Peran Penelitian Geoteknologi untuk Menunjang Pembangunan Berkelanjutan di Indonesia PEMODELAN PANASBUMI KOMPLEK DATARAN TINGGI DIENG DENGAN METODE MAGNETOTELURIK Eddy Z Gaffar 1, Haryadi Permana 1, Sri Indarto 1, Yayat Sudrajat 1, dan Nyanjang 1. ABSTRAK 1 Pusat Penelitian Geoteknologi LIPI, Jl. Sangkuriang, Bandung eddy_gaffar@yahoo.com Pusat Penelitian Geoteknologi ingin berpartisipasi dalam mengembangkan daerah yang sudah berproduksi di Dieng untuk memperluas daerah prospeknya. Untuk itu dilakukan penelitian dengan menggunakan metoda magnetotelurik yang dilakukan pada lintasan berarah timur barat, dengan jumlah stasiun pengukuran sebanyak 8 lokasi dan jarak antara stasiun 2-4 km. Dari penampang tahanan jenis dua dimensi terlihat bahwa di bagian timur terdapat tahanan jenis rendah di permukaan hingga 16 Ohm - m dengan kedalaman 1000 dan 2000 m yang dapat ditafsirkan sebagai batuan lunak atau batuan alterasi. Dalam sistem panas bumi, batuan dengan tahanan jenis seperti ini dapat dianggap sebagai batuan penutup (cap rock). Di bawah batuan penutup ini terdapat batuan yang memiliki tahanan jenis berkisar Ohm - m dengan ketebalan sekitar meter yang diinterpretasikan sebagai batupasir kasar, yang dalam sistem panas bumi sebagai batuan reservoir. Lebih lanjut di bawah batuan reservoir ini, terdapat batuan dengan nilai tahanan jenis lebih besar dari 1000 Ohm m, yang dapat ditafsirkan sebagai batuan beku yang masih mengandung panas. Di wilayah barat (daerah Wanayasa) terdapat susunan batuan yang kurang lebih sama dengan yang terdapat pada bagian timur (daerah Dieng). Sehingga dapat disarankan bahwa prospek panas bumi dapat dikembangkan ke sebelah barat yaitu pada daerah Wanayasa dan sekitarnya. Kata kunci: panasbumi, magnetotelurik, tahanan jenis, Dataran Tinggi Dieng ABSTRACT Research Center for Geothechnology would like to participate in developing the already producing geothermal area of Dieng by expanding the prospect area. For that purpose, the magnetotelluric method was carried out in an east-west trending track of 8 stations, with 2-4 km distance in between. The 2D resistivity modeling indicated a low resistivity of 16 Ohm-m at the east, from surface to the depth of m. This low resistivity feature was usually interpreted as a cap-rock of geothermal system. The underlying layer has resistivity of Ohm-m with the thickness of meter that might be indicated as coarse sandstone. That layer might be assumed as reservoir of the system. Then, there is a layer with resistivity of 1000 Ohm-m that might be associated to the heat release igneous rocks. The similar characteristic was also indicated at the west (Wanayasa area). Therefore, the geothermal prospect area could be expanded to Wanayasa area at the west of current geothermal production. Keywords: geothermal, magnetotelluric, Dieng Plateau, resistivity PENDAHULUAN Indonesia memiliki banyak sumber energi panas bumi yang berasal dari batuan vulkanik dan nonvulkanik. Potensi panas bumi ini berjumlah 285 lokasi dan memiliki potensi energi listrik sebanyak 28 GW. Namun kapasitas terpasang saat ini adalah sebesar 1341 MW dan merupakan posisi 3 di dunia setelah AS (kapasitas terpasang MW) dan Filipina (1904 MW) (Geothermal Power Indonesia, 2014). Oleh karena itu, untuk mengembangkan potensi energi yang dapat digunakan sebagai energi alternatif selain minyak dan gas bumi diperlukan penelitian yang lebih terinci. 555

2 ISBN: Mengacu pada National Energy Road Map, Pemerintah Indonesia menargetkan penggunaan panas bumi harus meningkat dari 807 MWe pada tahun 2005 menjadi MWe pada tahun Target ini merupakan bagian target energi baru dan terbarukan yaitu 25% dari energi campuran pada tahun 2025 (Energi Nusantara, 2014). Pemerintah Indonesia telah menetapkan 58 konsesi panas bumi (WKP) yang terdiri dari 19 WKP yang sudah ada sebelum UU Panas Bumi No. 27/2003 dan 39 WKP setelah UU tersebut. Dari 58 WKP, 9 telah beroperasi yaitu Sibayak 12 MW, Gunung Salak 377 MW, Wayang Windu 227 MW, Kamojang 200 MW, Darajat 270 MW, Dieng 60 MW, Lahendong 80 MW, Ulubelu 110 MW dan Ulumbu 5 MW. Sementara 12 lainnya WKP yang tidak berkembang, dan 37 WKP yang masih dalam pengembangan. Pengembangan proyek panas bumi di Indonesia telah menjadi tantangan. Tetapi dengan berlakunya UU Panas Bumi baru, diperkirakan bahwa kemajuan proyek panas bumi juga akan bisa dipercepat. UU Panas Bumi yang baru ini akan melengkapi Keputusan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral tentang harga listrik. Dalam undang-undang baru ini, harga panas bumi akan berada di kisaran Rp sen 2025 (Energi Nusantara, 2014). PT Geodipa sudah mengoperasikan tenaga listrik dari panas bumi pada daerah Dataran Tinggi Dieng sebesar 60 Megawatt. Namun perlu adanya penambahan daya listrik untuk daerah ini. PT Geodipa sendiri sudah melaksanakan penelitian diluar daerah prospek yang ada sekarang seperti penelitian geologi dan geofisika (gaya berat). Tetapi penelitian untuk tahanan jenis bawah permukaan yang cukup dalam belum dilakukan. Oleh karena itu, Puslit Geoteknologi LIPI ingin ikut berperan dengan melakukan penelitian untuk membuat model panasbumi daerah Dataran Tinggi Dieng serta pengembangan lokasi panas bumi yang sudah ada sekarang dengan melakukan penelitian geofisika menggunakan metode magnetotelurik. GEOLOGI KOMPLEK DATARAN TINGGI DIENG Daerah penelitian terletak di propinsi Jawa Tengah berada diantara posisi 7⁰10 29,43 S, 109⁰49 19,83 E dan 7⁰16 14,27 S, 109⁰50 3,24 E di bagian barat serta antara 7⁰9 41,47 S, 109⁰56 56,61 E dan 7⁰15 29,32 S, 109⁰57 51,78 E di bagian timur. Sekitar 15 lokasi panas bumi berada di Jawa Tengah, hanya satu yang sudah menghasilkan lapangan panas bumi yaitu pada daerah Dieng dengan kapasitas 60 MW yang digunakan untuk pembangkit listrik (Sasistiya, 2008; Wahyuningsih 2005; dan Setijadji, 2010). Komplek gunung berapi Dieng termasuk busur vulkanik yang terletak di sisi belakang vulkanik Kuarter yang berarah barat laut - tenggara termasuk Sundoro dan Sumbing. Komplek gunung berapi Dieng terdiri dari dua atau lebih gunung berapi strato dengan umur dari Pleistosen sampai Holosen (Setijadji, 2010 dan Siebert, 2002). Kaldera tua Dieng diisi oleh serangkaian kerucut muda, kubah lava, kawah, dan beberapa danau. Aliran lava menutupi banyak dataran tinggi. Aktivitas vulkanik memproduksi batu andesit sampai riodasite [5,6]. Pada permukaan dataran tinggi Dieng, ada manifestasi panas bumi yang melimpah yang dapat ditafsirkan sebagai Dieng daerah daerah prospek panas bumi. Kaldera tua gunung berapi Dieng ditunjukkan oleh keberadaan Gunung Prahu yang terbentuk pada umur Pliosen (3,6 Ma) Prahu (Setijadji, 2010; dan Boedihardi, 1991). Kemudian kaldera ini runtuh selama Pleistocene (sebelum 0,5 Ma) dan diisi oleh batuan letusan monogenik. Gunung berapi monogenikini memanjang dari barat laut - tenggara. Kaldera tertua adalah Pagerkandang (0,46 Ma), sedangkan yang termuda adalah vulkanik Saroja (0,06 Ma) didominasi oleh produk letusan freatik. 556

3 PROSIDING PEMAPARAN HASIL PENELITIAN PUSAT PENELITIAN GEOTEKNOLOGI LIPI TAHUN 2014 Peran Penelitian Geoteknologi untuk Menunjang Pembangunan Berkelanjutan di Indonesia Letusan terakhir terjadi pada tahun 1979 yang mengeluarkan CO2 (karbon dioksida) sebagai materi yang mendominasi. Berdasarkan karbon dan sulfur isotop, itu ditafsirkan bahwa sumber CO2 ini berasal dari mantel (Setijadji, 2010). Kondisi ini menunjukkan bahwa aktivitas magmatik di komplek Dieng masih aktif sampai sekarang. Lapangan panas bumi Dieng terkait dengan kaldera terakhir tertua - berusia Plestosen Atas (Pagerkandang 0,46 Ma, Pangonan - Merdada 0,37 Ma), dan diasumsikan sebagai sistem panas bumi dewasa (Indarto, 2014). Volcanostratigrafi dari komplek Dieng pada daerah penelitian ini dibagi menjadi dua bagian yaitu komplek gunung berapi tua dan komplek gunung berapi muda (Permana, 2014). Komplek gunung berapi Dieng yang tua, melampar berarah hampir timur-barat dan terbentuk di sekitar Pliosen (3,6 Ma). Sekitar Pleistosen (0,5 Ma) (Boedihardi 1991), kalderanya runtuh membentuk seperti bulan sabit dan terbuka ke arah barat daya. Beberapa tempat yang lebih tinggi dapat diamati di sekitar pinggiran kaldera Dieng seperti Gunung Prau, Gunung Juranggrawah, Gunung Kendalisodo, Gunung Perbata, Gunung Rogojembangan dan Gunung Condong. Di sisi barat, ada Gunung Beser, Gunung Kunting, Gunung Bromo, Gunung Kendeng, dan Gunung Ragatembang. Runtuhnya kaldera diikuti dengan pembentukan badan vulkanik yang dikenal sebagai Komploek Vulkanik Muda Dieng yang dibangun oleh komplek multi-kerucut vulkanik seperti Gunung Bisma, Gunung Pakuwaja, Gunung Sikidang, Gunung Butak, Gunung Petarangan, Gunung Seroja, Gunung Sikunir dan Gunung Pakuwaja. Aktivitas vulkanik di daerah ini menerus ke arah tenggara dengan Gunung Sumbing dan Gunung Sundoro. Berdasarkan analisa morfostratigrafi, Komplek Vulkanik Dieng Muda dapat dipisahkan menjadi 11 unit yang berkembang selama Komplek Dieng Tua. Stratigrafi Komplek Vulkanik Dieng Muda ada sedikit perdebatan. Hasil penelitian menunjukkan Gunung Butak-Petarangan-Gunung Bisma diartikan sebagai tubuh vulkanik tertua di Komplek Vulkanik Dieng Muda tetapi mengacu pada usia yang diperoleh dari Boedihardi (1991) menunjukkan relatif muda usia sekitar 0,06 Ma. METODE Metoda magnetotellurik (MT) merupakan metode elektromagnetik (EM) untuk menentukan struktur tahanan jenis bawah permukaan dengan cara pengukuran komponen medan listrik pasif (E) dan magnetik (H) alam yang berubah dengan waktu. Medan elektromagnetik memiliki daerah frekuensi dengan pita frekuensi jarak jauh yang mampu menginvestigasi dari kedalaman beberapa puluhan meter hingga puluhan ribu meter di bawah permukaan bumi. Semakin rendah frekuensi yang dipilih, maka penetrasi akan semakin dalam. Sumber bidang EM frekuensi tinggi (> 1 Hz) berasal dari aktivitas petir dan kilat yang terjadi di atmosfer bumi secara keseluruhan (seluruh dunia). Sumber medan EM frekuensi rendah (<1 Hz) berasal dari gelombang mikro (micropulsation) karena interaksi antara partikel surya (solar wind) dengan medan magnet bumi. Periode medan gelombang mikro EM mulai dari urutan jam, hari ke tahun. Pengukuran MT pada daerah penelitian Dieng dilakukan di 8 titik pengukuran yang tersebar di lintasan timur - barat dari Dataran Tinggi Gunung Dieng sampai daerah Wanayasa (Gambar 1). Pengukuran dilakukan oleh 2 lokasi per hari dengan memakai 2 unit MTU-5A Phoenix System. Pengukuran gelombang EM dilakukan rata-rata antara jam sampai jam keesokan hari waktu setempat, atau rata-rata 12 jam. 557

4 ISBN: Pada titik yang sama, di siang hari dilakukan juga pengukuran dengan metoda AMT yang menggunakan frekuensi tinggi antara Hz sampai 1000 Hz. Pengukuran menggunakan peralatan yang sama dengan peralatan MT, hanya koil yang dipakai berbeda dengan koil MT (memakai AMTC coil 30). Pengukuran AMT dilakukan selama satu jam untuk merekam data hingga kedalaman meter dari permukaan tanah. Sementara kemampuan pengukuran MT bisa sampai kedalaman sampai meter. Pengukuran MT dilakukan dari malam sampai pagi hari berikutnya karena tingkat kebisingan (tingkat kebisingan) yang rendah terutama pada saat merekam data pada frekuensi sangat rendah. Lokasi titik pengukuran dapat dilihat pada gambar di bawah. Gambar 1. Lokasi titik pengukuran HASIL DAN PEMBAHASAN Ada tiga pola grafik tahanan jenis semu sebagai sumbu vertikal dengan frekuensi sebagai sumbu horisontal sebagai berikut: Pola pertama adalah hasil pengukuran pada titik 2, 3, 4 dan 7 diwakili oleh titik 3 (Gambar 2) yang dimulai dengan nilai tahanan jenis yang cukup tinggi, sekitar 100 Ohm-m dan kemudian turun ke 20 Ohm-m pada frekuensi 50 Hz dan kemudian meningkat terus hingga 1000 Ohm-m pada frekuensi 0,1 Hz dan frekuensi mulai dari 0,1 Hz, nilai tahanan jenis turun lagi hingga mencapai 10 Ohm-m pada frekuensi 0,01 Hz dan naik lagi sampai mencapai 1000 Ohm-m pada frekuensi 0,001 Hz. Pola nilai tahanan jenis semu yang meningkat pada frekuensi 0,1 Hz dan kemudian turun lagi itu adalah fenomena yang disebut "dead band " di khatulistiwa di mana sinyal pada frekuensi 0,1 sangat kecil sehingga tidak mempunyai pola dengan nilai resistensi alam yang sebenarnya. Dalam proses selanjutnya, nilai pola "dead band " akan diturunkan dengan mengikuti pola grafik sebelum dan sesudahnya untuk mendapatkan nilai tahanan jenis semu yang sebenarnya. Pola kedua adalah hasil pengukuran pada titik 1, 8 dan 5 diwakili oleh angka 1 (Gambar 3) yang dimulai dengan rendahnya nilai tahanan jenis sekitar 10 Ohm-m dan penurunan sampai 1 Ohm-m pada frekuensi 1 Hz, selanjutnya polanya terdapat kenaikan sampai mencapai 500 Ohmm pada frekuensi 0,001 Hz. Pola ketiga diwakili oleh pengukuran pada titik 6 (Gambar 4) yang dimulai dengan rendahnya nilai tahanan jenis sekitar 10 Ohm-m meningkat tajam menjadi 100 Ohm-m pada frekuensi 1000 Hz dan turun lagi sampai 8 Ohm-m pada frekuensi 10 Hz dan meningkat lagi mencapai Ohm-m pada frekuensi 0,001 Hz. Pola ini juga ditemukan gejala "dead band". 558

5 PROSIDING PEMAPARAN HASIL PENELITIAN PUSAT PENELITIAN GEOTEKNOLOGI LIPI TAHUN 2014 Peran Penelitian Geoteknologi untuk Menunjang Pembangunan Berkelanjutan di Indonesia Gambar 2. Hasil pengukuran pada titik 3 (tahanan jenis terhadap frekuensi) Gambar 3. Hasil pengukuran pada titik 1 (tahanan jenis terhadap frekuensi) Gambar 4. Hasil pengukuran pada titik 6 (tahanan jenis terhadap frekuensi) Lintasan MT Gunung Dieng yang berarah barat - timur dianggap sebagai lintasan terbaik untuk melihat pengembangan daerah prospek panasbumi Dieng. Gambar 5 adalah model 2-D dari hasil data yang inverse. Penampang 2 dimensi merupakan penampang tahanan jenis yang menghubungkan sejumlah pengukuran titik MT, dari lokasi 1sampai 8 (Gambar 5) dengan lintasan yang relatif berarah timur barat. Penetrasi yang dipakai adalah 10 km di bawah permukaan tanah. Kedalaman lapisan dari 10 km sampai ke antara 3,5-5 km, menunjukkan adanya batuan dengan nilai tahanan jenis yang besar (lebih besar dari 500 Ohm-m) yang merupakan batuan sumber panas, diperkirakan sebagai batuan beku resistif (berwarna biru ke biru gelap), selanjutnya mulai kedalaman 5000 km, menunjukkan hasil batuan dengan nilai tahanan jenis dari 10 Ohm-m sampai 500 Ohm-m yang diperkirakan sebagai produk vulkanik (hijau ke biru) dengan di beberapa tempat 559

6 ISBN: diselingi oleh batuan yang konduktif (warna merah). Batuan resistif (berwarna biru) di beberapa tempat muncul ke permukaan pada titik antara 2 dan 3, sementara di tempat lain batuan ini ditutupi oleh batuan yang lunak atau batuan alterasi (warna kuning). Nilai pola tahanan jenis dari barat lintasan - timur dibagi menjadi tiga bagian, yaitu bagian barat dari pola, pola bagian tengah dan pola bagian timur. Antara pola bagian barat dan tengah dibatasi oleh sesar serta antara pola bagian tengah bagian timur pola ini juga dibatasi oleh sesar. Gambar 5. Penampang dua dimensi dari tahanan jenis dari titik 1 sampai 8 yaitu dari lintasan yang berarah barat timur. Di bagian barat pola secara berurutan dari atas ke bawah adalah sebagai berikut (dari ujung barat ke titik pengukuran D-02). Batuan pertama (permukaan) yang didominasi oleh nilai rendah sampai sedang tahanan jenis berkisar antara Ohm-m dengan ketebalan bervariasi antara meter yaitu nilai tahanan jenisnya ditandai dengan warna merah kuning. Batuan kedua yang terletak di bawah batuan pertama adalah batuan dengan nilai tahanan jenis adalah antara 50 sampai 400 Ohm-m, dengan ketebalan yang bervariasi antara 1 km sampai 3 km. Batuan ketiga atau batuan paling bawah adalah batuan yang resistif dengan nilai-nilai tahanan jenis> 400 Ohm-m. Batuan permukaan dengan nilai tahanan jenis sekitar 10 sampai 100 Ohm-m dan ketebalan sekitar 500 meter yang diduga ditempati oleh lapisan vulkanik muda dengan kadar air yang cukup signifikan atau merupakan batuan yang sudah teralterasi, sehingga membuat batuan tersebut memiliki nilai tahanan jenis rendah sampai sedang. Bagian bawah dari batuan permukaan ini diinterpretasikan sebagai batuan vulkanik muda dan cukup kompak. Batuan yang paling bawah adalah zona yang sangat konduktif, dengan ketebalan bervariasi antara 2-3 kilometer, dimana batuan ini adalah batuan yang masih mengandung panas. Batuan ini ditemui pada kedalaman antara 4 sampai 6 km dari permukaan dan memiliki tahanan jenis yang > 400 Ohm-m. Pada penampang dua dimensi tahanan jenis terlihat pada bagian timur semua unsure yang mendukung potensi panas bumi ada yaitu batuan penutup (A3), batuan reservoir (B1) dan batuan 560

7 PROSIDING PEMAPARAN HASIL PENELITIAN PUSAT PENELITIAN GEOTEKNOLOGI LIPI TAHUN 2014 Peran Penelitian Geoteknologi untuk Menunjang Pembangunan Berkelanjutan di Indonesia sumber panas (C1), sedangkan pada bagian barat juga terdapat unsur penunjang yang sama yaitu batuan penutup (A1), batuan reservoir (B1) dan batuan sumber panas (C1). Oleh karena itu daerah bagian barat (daerah Wanayasa dan sekitarnya) adalah daerah terbaik untuk perluasan daerah prospek panasbumi dari prospek Dieng yang sudah ada. KESIMPULAN Daerah prospek Panas bumi Dataran Tinggi Dieng Dieng yang terletak di timur daerah penelitian memiliki model ideal untuk panas bumi yang memiliki lapisan penutup, reservoir dan batuan sumber panas dan telah menghasilkan energi listrik hingga 60 MW. Hasil pemodelan berdasarkan data magnetotelurik menunjukkan wilayah yang memiliki potensi yaitu di sebelah barat (daerah Wanayasa ) yang memiliki model ideal untuk panas bumi seperti yang terdapat pada daerah Dieng yang telah berproduksi yaitu memiliki lapisan penutup, reservoir dan batuan sumber panas. UCAPAN TERIMA KASIH Penelitian ini dilakukan oleh Pusat Penelitian Geoteknologi LIPI. Tim penelitian ingin mengucapkan terima kasih kepada PT Geodipa Energy yang telah memberikan izin untuk melakukan akuisisi data MT di wilayah PT Geodipa Energy. Demikian, terima kasih kepada rekanrekan yang telah membantu dalam pengumpulan data lapangan dan pengolahan. DAPTAR PUSTAKA Boedihardi, M., Suranto, dan S. Sudarman,. Evaluasi Dieng Panas Bumi Bidang: Ulasan Strategi Pembangunan. Prosiding, 20 Indonesian Petroleum Association Konvensi Tahunan 1991, Energi Nusantara, http: // nusantara.com/ energi panas bumi-dinnertalk / (2014). Geothermal Power Indonesia, distributon Of Geothermal Lokasi Di Indonesia, (2014). Indarto, S., Andrie AK, I. Setiawan, H. Permana, Sudarsono, EZ Gaffar, Pengamatan jenis batuan vulkanik dan perubahan di sekitar lapangan panas bumi Dieng di Jawa Tengah, Prosiding Indonesia International Geothermal Convention & Exhibition 2014 di Jakarta Convention Center, Indonesia 2014 Sasistiya, R., Geodipa Energi Jadi BUMN, Media Indonesia, Setijadji, L. D., Segmented Volcanic Arc dan Asosiasi Panas Bumi dengan Fields di Pulau Jawa, Indonesia, Prosiding World Geothermal Congress Siebert L, Simkin T., Gunung berapi Dunia: sebuah katalog Illustrated dari Holocene Gunung berapi dan Letusan mereka. Smithsonian Institution, Global Vulkanisme Program Digital Informasi Series, GVP-3,2002. ( Permana,H., E.Z. Gaffar, Sudarsono, S. Indarto, AF Ismayanto, Young Dieng Volcanic Complex, Jawa Tengah, Indonesia: gunung berapi stratigrafi dan morphostructure analisis mendekati, Prosiding Indonesia International Geothermal Convention & Exhibition 2014 di Jakarta Convention Center, Indonesia,

8 ISBN: Wahyuningsih, R., Potensi Dan Wilayah Kerja Pertambangan Panas Bumi Indonesia, Kolokium Hasil Lapangan - DIM,