BAB IV GEOKIMIA AIR PANAS DI DAERAH GUNUNG KROMONG DAN SEKITARNYA, CIREBON

Transkripsi

1 BAB IV GEOKIMIA AIR PANAS DI DAERAH GUNUNG KROMONG DAN SEKITARNYA, CIREBON 4.1 Tinjauan Umum Pada metoda geokimia, data yang digunakan untuk mengetahui potensi panasbumi suatu daerah adalah data kimia manifestasi air panas, data kimia tanah dan udara tanah. Data tersebut digunakan untuk mengkaji kemungkinan pengembangan sumber daya panas bumi, parameter yang diteliti diantaranya: Ukuran sumber daya (Resource Size) Perkiraan temperatur reservoar (Resource Temperature) Permeabilitas formasi (Formation Permeability) Tipe fluida reservoar (Primary Fluid Type) Tingkat keasaman fluida (Acidity) Jumlah kandungan gas (Gas Content) Potensi pengkerakan (Scaling Potential) Prediksi dampak yang ditimbulkan terhadap lingkungan (Environmental Impact) Pada daerah penelitian ini data yang digunakan hanya berupa data kimia manifestasi air panas. 4.2 Tujuan Penelitian Tujuan utama penelitian ini adalah untuk mengetahui asal fluida panasbumi dan proses yang terjadi di bawah permukaan, mengetahui karakteristik fluida panasbumi di reservoir, mengetahui penyebaran dan karakteristik batuan alterasi yang terbentuk di permukaan, dan menduga hubungan antara sistem panasbumi di daerah penelitian dengan aktivitas vulkanisme di sekitarnya. 29

2 4.3 Analisis Data Lokasi Studi Khusus Studi khusus yang dilakukan tentang geokimia air panas menempati area yang lebih luas daripada daerah studi umum (pemetaan geologi permukaan), yaitu pada koordinat 108º º BT dan 6º º LS. Secara geografis terletak di daerah Gunung Kromong dan sekitarnya yang meliputi 3 kecamatan, yaitu Palimanan, Ciwaringin, dan Palimanan, Kabupaten Cirebon, Provinsi Jawa Barat (Tabel 4.1 dan Gambar 4.1). Gambar 4.1 Lokasi manifestasi panasbumi di permukaan 30

3 No. Lokasi No Sampel Tanggal Koordinat Pengambilan Sampel S E tºc ph Konduktivitas (MeV) Debit Perkiraan (L/menit) Tipe Manifestasi dan Deskripsi 1. Palimanan Pb April º º Mata air panas, di areal batugamping, dimensi 20 x 30 m 2, air jernih, terdapat gelembung gas, tercium bau belerang/sulfur yang menyengat, terdapat endapan travertin, ada 5 titik kolam air panas di areal ini. 2. Gunung Kuda Gk April º º Kolam air hangat, di areal persawahan, dimensi 1 x 2 m 2, kedalaman 1 m, air keruh, dinding kolam berwarna hijau kekuningan akibat adanya organisme (alga), alterasi tidak ada. 3. Kedondong Kidul April º º Kolam air hangat, di areal persawahan, dimensi 2 x 3 m 2, kedalaman 2 m, air keruh, dinding kolam berwarna hijau kekuningan akibat adanya organisme (alga), alterasi tidak ada. 4. Cipanas Cp April º º Kolam air panas, di areal pemukiman penduduk, dimensi 4 x 5 m 2, air keruh, terdapat gelembung gas, tercium bau belerang/sulfur yang menyengat, terdapat alterasi permukaan berupa argilik, ada suatu titik di dekat mata air panas yang mengeluarkan gas bercampur minyak dengan suhu 34.7 ºC. 31

4 Kabupaten Cirebon, Propinsi Jawa Barat No. Lokasi No Sampel Tanggal Koordinat Pengambilan Sampel S E tºc ph Konduktivitas (MeV) Debit Perkiraan (L/menit) Tipe Manifestasi dan Deskripsi 5. Palimanan Hot 5 19 April º º º Mata air panas, di areal batugamping, dimensi 5 x 6 m 2, air jernih, terdapat gelembung gas, tercium bau belerang/sulfur yang menyengat, terdapat endapan travertin. 6. Palimanan Hot 6 19 April º º Liang Panas (Kab.Majalengka) Merupakan air dingin / air sungai. Hot 3 20 April º º Kolam air hangat, di tepi sungai, dimensi 2 x 2 m 2, tercium bau belerang/sulfur, kedalaman 1 m, air jernih, alterasi tidak ada. Tabel 4.1 Lokasi pengambilan sampel air panas, tipe manifestasi menurut klasifikasi Hochstein (1994) dan hasil pengukuran langsung temperatur, ph, nilai konduktivitas, dan debit. 32

5 4.3.2 Pengamatan Lapangan Pengamatan lapangan dilakukan dengan merekam data temperatur, ph, konduktivitas, dan debit. Kemudian dilakukan pengambilan sampel air dan batuan untuk analisis kimia air, isotop stabil, dan petrografi. Dari hasil pengamatan lapangan sedikitnya terdapat 6 manifestasi panasbumi yang diidentifikasikan di daerah penelitian, yaitu: dua manifestasi di Palimanan, satu manifestasi di Gunung Kuda, Cipanas, Kedondong kidul, dan Liang Panas. Selain itu pengambilan sampel air dingin juga dilakukan pada air sungai di Palimanan. Lokasi dan tipe manifestasi keenam manifestasi tersebut telah dirangkum pada Tabel Geokimia Air Panas Analisa kimia dilakukan terhadap 7 sampel air, meliputi 6 sampel air panas dan 1 sampel air dingin. Analisa dilakukan untuk mengetahui ph air pada suhu 25 C, jumlah padatan terlarut (TDS=Total Dissolved Solid), Daya Hantar Listrik (DHL), nilai kesadahan (CaCO 3 ), dan 16 unsur yang meliputi anion utama Cl -, SO 2-4 dan HCO - 3, dan kation seperti Ca 2+, Na +, K + dan Mg 2+. Analisa juga dilakukan terhadap unsur-unsur netral, seperti SiO 2, NH 3, dan F, serta unsur kontaminan yang umum dijumpai pada sistem panasbumi, seperti As 3+ dan B. Analisa kimia dilakukan di Laboratorium Kimia Air Teknik Lingkungan ITB, Bandung dan hasil analisa kimia dapat dilihat pada Tabel Karakteristik Umum Air Panas Secara umum, air panas di daerah penelitian mempunyai temperatur yang hangat, yaitu 30 hingga 60 C, dengan ph sekitar netral (Tabel 4.1), kecuali untuk air panas di Daerah Cipanas (Cp.04) yaitu mempunyai ph sangat asam. Derajat keasaman air hangat di daerah penelitian bisa menjadi basa, yaitu sekitar 8.5, bila temperatur air turun hingga suhu ruangan (Tabel 4.3). Konduktivitas terukur langsung di lapangan berkisar antara 48 hingga +244 MeV. 33

6 Kabupaten Cirebon, Propinsi Jawa Barat Konsentrasi (mg/l) No. Lokasi No. Sampel Ca 2+ Mg 2+ Cl - F SO 4 2- Na + K + Fe 2+ Mn 2+ B NH 4 SiO 2 CO 3 HCO 3 2- As 3+ Li + 1. Palimanan Pb <0.01 < Gunung Kuda Gk < < K. Kidul < <0.05 < Cipanas Cp Palimanan Hot < <0.01 < Palimanan Hot < <0.05 <0.003 < Liang Panas Hot < < Tabel 4.2 Hasil analisa kimia air 34

7 No. Lokasi No. Sampel ph(lab,25 C) Total Dissolved Solid (TDS, mg/l) Daya Hantar Listrik (DHL, us/cm) Kesadahan (CaCO 3, mg/l) 1 Palimanan Pb Gunung Kuda Gk K. Kidul Cipanas Cp Palimanan Hot Palimanan Hot Liang Panas Hot Tabel 4.3 Hasil analisa ph, TDS, DHL, dan kesadahan (CaCO 3 ) sampel air panas. Dari hasil pengukuran TDS dan DHL didapatkan nilai 470 hingga mg/l untuk nilai TDS dan 680 hingga μs/cm untuk nilai DHL (Tabel 4.3). Nilai TDS dan DHL saling berhubungan, yaitu nilai TDS akan naik bila nilai DHL naik, dan sebaliknya, nilai TDS akan turun seiring dengan penurunan nilai DHL. Berdasarkan Klasifikasi Freeze dan Cherry (1979), dua titik air panas di Palimanan merupakan air payau, karena mempunyai TDS melebihi 1000 mg/l. Kesetimbangan Ion Kualitas data dapat diketahui dengan metoda kesetimbangan ion, yaitu metoda yang ditujukan untuk mengetahui tingkat keseimbangan antara kation dengan anion yang ada pada sampel air panas. Hasil analisa dikatakan baik apabila nilai kesetimbangan antara kation dengan anion tidak lebih dari 5 % (Nicholson, 1993). Perhitungan keseimbangan ion dilakukan dengan mengkonversikan konsentrasi dari unsur kimia yang ada pada data air panas dari mg/l ke meq (milliequivalents) dengan menggunakan persamaan yang dapat dilihat pada Lampiran D. 35

8 No Sampel Anion Kation Kesetimbangan ion (%) Pb Gk Cp Hot Hot Hot Tabel 4.4 Jumlah anion dan kation untuk analisa kesetimbangan ion. Analisa kimia pada Tabel 4.2 menunjukkan bahwa air panas di daerah penelitian mempunyai kesetimbangan ion antara 0.79 hingga 58%. Dua mata air panas (Cp.04 dan Hot 5) mempunyai kesetimbangan ion di atas 5%. Kesetimbangan ion yang terlalu tinggi dapat diakibatkan oleh tipe dan proses yang dialami air panas selama berinteraksi saat naik ke permukaan Sifat Kimia Air Panas Analisa kimia pada Tabel 4.2 menunjukkan, bahwa air panas di daerah penelitian mempunyai dua kelompok kandungan SiO 2, yaitu antara mg/l untuk air Panas Palimanan, Desa Cipanas dan Kampung Liang Panas, serta di atas 100 mg/l untuk air panas Gunung Kuda dan Desa Kendondong Kidul. Hal ini kemungkinan diakibatkan oleh perbedaan tipe fluida panas bumi, atau juga dapat diakibatkan oleh adanya interaksi fluida dengan jenis batuan yang berbeda Tipe Air Panas Tipe air panas ditentukan berdasarkan kandungan relatif anion Cl, SO 4, dan HCO 3 seperti pada Gambar 4.2. Di daerah penelitian, hanya air panas Palimanan dan Liang Panas (Pb.01, Hot 5, Hot 3) yang merupakan air panas klorida (Cl). Air panas ini diduga berasal langsung dari reservoir panasbumi di bawah permukaan. 36

9 Gambar 4.2 Kandungan relatif Cl - SO 4 - HCO 3 (dalam mg/l) air panas di daerah penelitian Air panas Gunung Kuda (Gk.01) walaupun memiliki kandungan klorida yang tinggi, namun telah bercampur dengan HCO 3 membentuk air bikarbonat. Begitu pula dengan air panas Kedondong Kidul, juga membentuk air bikarbonat (Gambar 4.2). Berbeda dengan air Cl, air HCO 3 bukan air reservoir panas bumi, tetapi terbentuk di dekat permukaan akibat kondensasi uap ke dalam air tanah atau air permukaan. Air panas Cipanas merupakan air panas sulfat (Gambar 4.2) dengan ph yang sangat asam yaitu mencapai 2.64 (Tabel 4.1). Dibanding dengan air panas lain, air panas Desa Cipanas mempunyai nilai konduktivitas tertinggi. Seperti halnya air HCO 3, air SO 4 37

10 juga bukan air reservoir panas bumi, karena terbentuk di dekat permukaan akibat kondensasi uap ke dalam air tanah atau air permukaan atau kondensasi gas H 2 S di dekat permukaan membentuk larutan asam H 2 SO Reservoir dan Asal Air Panas Kandungan relatif Cl, Li, dan B pada gambar 4.3 menunjukkan, bahwa air panas di daerah penelitian, terutama air panas Palimanan (Pb.01 dan Hot 5), Gunung kuda (Gk.01) dan Liang Panas (Hot 3), mengandung Cl yang relatif sangat tinggi dibandingkan unsur Li dan B. Hal ini menunjukkan, bahwa air panas di Gunung Kromong dan sekitarnya berasal dari aktivitas vulkano-magmatik. Gambar 4.3 Kandungan relatif Cl - Li - B, dalam mg/l, air panas di daerah penelitian 38

11 Gambar 4.3 juga menunjukkan, bahwa rasio B/Cl air panas di daerah penelitian yang seragam, yaitu kurang dari 0.003, menunjukkan, bahwa reservoir di daerah penelitian adalah satu. Perbedaan rasio Li/Cl pada Gambar 4.3 menunjukkan, bahwa beberapa air panas telah mengalami interaksi dengan batuan sekitar. Batuan yang lebih berpengaruh disini adalah batuan beku, bukan batuan sedimen yang dapat meningkatkan kandungan B dalam air panas. Air panas Gunung Kuda (Gk.01), Kedondong Kidul (03), dan Cipanas (Cp.04) mengandung Mg relatif lebih tinggi dibandingkan air panas Palimanan (Pb.01) dan Palimanan 2 (Hot 5) (Gambar 4.4). Hal ini menunjukkan adanya pencampuran dengan air dingin atau air tanah. Gambar 4.4 Kandungan relatif Na - K - Mg mataair panas di daerah penelitian. Diagram segitiga ini juga menunjukkan kontur temperatur bawah permukaan hasil perhitungan geotermometer K-Na (tkna) dan K-Mg (tkmg, Giggenbach, 1988). 39

12 Pola Aliran Air Panas Air panas Palimanan dan Liang Panas merupakan air panas yang mengalir secara lateral langsung dari reservoar. Sedangkan mata air panas di Desa Cipanas merupakan aliran tak langsung yang terbentuk di dekat permukaan suatu sistem panas bumi. Di daerah ini umumnya terjadi reaksi antara air panas, air tanah dan batuan sekitar di dekat permukaan. Pendinginan secara konduktif mempengaruhi daerah-daerah di sekitar mata air tersebut. Mata air panas lain yang muncul di Gunung Kuda dan Desa Kedondong Kidul merupakan hasil transisi antara aliran langsung dan tak langsung Isotop Stabil Kandungan isotop stabil Oksigen-18 (δ 18 O) dan Hidrogen-2 (Deuterim=δD) dalam air panas dapat digunakan untuk mengetahui asal air panas dan proses yang berlangsung di bawah permukaan. Asal air panas meliputi air meteorik dan magmatik dan proses bawah permukaan meliputi boiling, konduksi, pencampuran, evaporasi dan lainlain. Craig (1963) op. cit. Nicholson (1993) menyebutkan, bahwa kandungan δd dalam air panas umumnya sama dengan kandungannya dalam air meteorik lokal, sedangkan kandungan δ 18 O dalam air panas umumnya lebih positif dibanding air meteorik. Meskipun demikian, adanya pencampuran dengan air magmatik, proses boiling dan proses lainnya dapat mengakibatkan kandungan isotop stabil δd dan δ 18 O berubah dan tidak seperti yang disebutkan oleh Craig (1963) op. cit. Nicholson (1993). Untuk memahami hal tersebut, tujuh sampel air yang terdiri dari 6 sampel air panas dan 1 sampel air dingin dianalisa untuk mengetahui kandungan isotop stabil δ 18 O dan δd. Hasil analisa diberikan pada Tabel 4.5 dan diplot pada Gambar

13 Isotop Stabil ( o / oo ) No Lokasi No Sampel Tipe Air δ 18 O δd 1 Palimanan Pb.01 Air panas ± ± Gunung Kuda Gk.01 Air panas ± ± K. Kidul 03 Air panas ± ± Cipanas Cp.04 Air panas ± ± Palimanan Hot 5 Air panas ± ± Palimanan Hot 6 Air dingin ± ± Liang Panas Hot 3 Air panas ± ± 0.7 Tabel 4.5 Komposisi isotop stabil δ 18 O dan δd Kandungan Isotop δ18o dan δd Air Panas Air panas yang muncul di daerah penelitian mempunyai kisaran kandungan isotop stabil δ 18 O antara dan dan isotop stabil δd antara dan (Tabel 4.5). Kandungan isotop stabil δ 18 O dan δd terendah dijumpai di Palimanan (Pb.01) yaitu, secara berurutan mengandung δ 18 O; δd. Sedangkan kandungan isotop tertinggi dijumpai di Cipanas, yaitu mengandung δ 18 O dan δd. Air meteorik lokal diambil di mataair Palimanan (Hot 6) yang mempunyai kandungan isotop stabil δ 18 O dan δd yang sedikit bergeser dibanding air meteorik global (Gambar 4.5). Kandungan isotop stabil air meteorik di daerah penelitian yaitu, δ 18 O dan δd (Tabel 4.5) Asal Air Panas Gambar 4.5 menunjukkan, bahwa air panas di daerah penelitian mempunyai kandungan isotop stabil δ 18 O dan δd yang sedikit bergeser dengan kandungan isotop stabil air meteorik. Pergeseran kandungan isotop δ 18 O antara air meteorik dan air panas seperti terlihat pada Gambar 4.5 menunjukkan, bahwa sistem panasbumi di daerah penelitian sudah sangat tua, sehingga batuan dasar telah berinteraksi sangat intensif dengan fluida panasbumi dan mencapai kesetimbangan. Hal seperti ini juga ditunjukkan oleh Nicholson (1993) terjadi di Wairakei, Selandia Baru. 41

14 Gambar 4.5 menunjukkan, bahwa air panas di daerah penelitian tidak dipengaruhi oleh air laut maupun oleh pencampuran dengan fluida magmatik yang kisarannya diberikan olehwhite (1974). Gambar 4.5 Grafik yang menunjukkan hubungan antara isotop stabil δ18o dan δd air panas di daerah penelitian Proses Bawah Permukaan Disebandingkan dengan kandungan isotop stabil δ 18 O dan δd air meteorik lokal, air panasbumi di daerah penelitian mengalami proses di bawah permukaan yang berbeda. 42

15 Di Cipanas (Cp.04) kandungan isotop stabil δ 18 O dan δd, terutama δ 18 O, lebih tinggi dibanding kandungan isotop stabil δ 18 O dan δd air meteorik lokal. Hal ini menunjukkan adanya interaksi antara batuan dan fluida panasbumi. Sedangkan di Kedondong Kidul, kandungan isotop stabil δ 18 O dan δd, terutama δ 18 O, air panasbumi lebih rendah dibanding kandungan isotop stabil air meteorik lokal. Hal ini menunjukkan, bahwa proses bawah permukaan atau dekat permukaan yang lebih dominan adalah pemanasan oleh uap air Geotermometer Perhitungan geotermometer dilakukan untuk mengetahui temperatur reservoir panasbumi di bawah permukaan. Geotermometer yang digunakan adalah geotermometer Na-K-Ca. Geotermometer ini sangat baik digunakan untuk menghitung temperatur reservoir pada daerah penelitian, karena air panas pada daerah ini telah mengalami waktu interaksi dengan batuan sekitar yang lama, memiliki kandungan Ca yang tinggi dan membentuk endapan travertin di permukaan. Perhitungan geotermometer Na-K-Ca menggunakan rumus seperti yang terdapat pada Lampiran D. Air panas yang bisa digunakan untuk perhitungan geotermometer adalah tipe air klorida (Cl), karena air klorida memiliki ph sekitar netral yang paling baik untuk menunjukkan kondisi reservoir. Pada daerah penelitian, air panas yang bertipe klorida hanyalah air panas Palimanan (Pb.01) dan Palimanan 2 (Hot 5) (Tabel 4.6), sehingga perhitungan geotermometer Na-K-Ca hanya dilakukan pada 2 air panas tersebut. Berdasarkan perhitungan geotermometer Na-K-Ca (Tabel 4.14), reservoir air panas daerah penelitian mempunyai temperatur 180 hingga 210 C. No Lokasi No Sampel t Na-K-Ca ( C) 1 Palimanan Pb Palimanan 2 Hot Tabel 4.6 Hasil perhitungan temperatur reservoar berdasarkan geotermometer Na-K-Ca. 43

16 4.3.6 Pola Hidrogeokimia Berdasarkan kondisi morfologi dan geologi, daerah penelitian dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian utara dan selatan. Bagian utara diwakili oleh kemunculan dua manifestasi di Palimanan, sedangkan bagian selatan diwakili oleh kemunculan air panas di Gunung Kuda, Desa Cipanas dan Desa Kedondong Kidul. Di bagian utara, air reservoar yang kaya akan Cl keluar sebagai mata air panas di Palimanan. Kemunculan ini, selain karena muka air tanah yang memotong topografi, diduga juga dipengaruhi oleh struktur Sesar Kedungbunder. Gambar 4.6. Sistem panas bumi daerah Gunung Kromong dan sekitarnya digambarkan sebagai sketsa penampang utara selatan tanpa skala melewati puncak Gunung Kromong dan Ciremai (1 = Palimanan, 2 = Palimanan 2, 3 = Kedondong Kidul, 4 = Cipanas, 5 = Gunung Kuda ) Kehilangan Panas Alamiah (Natural Heat Loss) Besar potensi panasbumi dapat diperkirakan melalui perhitungan kehilangan panas alamiah (natural heat loss) yang ditunjukkan oleh manifestasi panasbumi di daerah 44

17 penelitian. Hilang panas alamiah ini dihitung berdasarkan rumus yang diberikan oleh Hochstein (1994) seperti yang dapat dilihat pada Lampiran D. Tabel 4.7 adalah hasil perhitungan kehilangan panas alamiah semua mataair panas di daerah penelitian. Tabel tersebut menunjukkan, bahwa daerah Gunung Kromong dan sekitarnya mempunyai potensi panasbumi sekitar 67.2 kw. No Lokasi No Sampel Jumlah Mataair M = Debit (L/detik) T = tmataair ( C) T0 = tudara ratarata ( C) A = Luas Kolam (m 2 ) Q = Hilang Panas (kw) Keluaran Langsung Evaporasi 1 Palimanan Pb Gunung Kuda Gk K.Kidul Cipanas Cp Palimanan Hot Palimanan Hot Liang Panas Hot Total Tabel 4.7 Kehilangan panas alamiah yang dihitung berdasarkan persamaan yang diberikan oleh Hochstein (1994). 45