Survei Terpadu AMT dan Gaya Berat daerah panas bumi Kadidia Selatan, Kabupaten Sigi, Provinsi Sulawesi Tengah Oleh : Tony Rahadinata, dan Nizar Muhamad Nurdin Kelompok Penyelidikan Bawah Permukaan Pusat Sumber Daya Geologi ABSTRAK Daerah panas bumi Kadidia Selatan berada di wilayah Kabupaten Sigi, Provinsi Sulawesi Tengah. Keberadaan sistem panas bumi di daerah ini ditandai dengan manifestasi panas bumi dengan temperatur 50-99 0 C. Survei Terpadu merupakan kelanjutan dari survei terpadu panas bumi dan magnetotelurik daerah Kadidia yang dilakukan pada tahun 2012. Hasil survei gaya berat memperlihatkan adanya sebaran densitas tinggi (>12 mgal) di sekitar manifestasi air panas koalarawa yang diinterpretasikan sebagai granit,dan mungkin bertindak sebagai sumber panas dari sitem panas bumi kadidia selatan. Hasil AMT memperlihatkan adanya sebaran tahanan jenis rendah (<20 Ohmm) di antara manifestasi kadida dan sejahtera, tahanan jenis rendah ini diuga sebagai zona ubahan dan bertindak sebagai caprock dari sitem panas bumi kadidia. Nilai tahanan jenis rendah terdapat juga di sekitar manifestasi Koalarawa diduga merupakan zona ubahan. Nilai tahanan jenis sedang (50 200 Ohmm) muncul di bawah nilai tahanan jenis rendah, yang menggambarkan keberadaan reservoir mulai pada kedalaman 750 meter. Hasil analisis terpadu menggambarkan bahwa caprock dan reservoir sistem panas bumi kadidia selatan diduga berada pada litologi batupasir. Area keprospekan di daerah panas bumi kadida selatan berdasarkan anomali geofisika berada disekitar kemunculan mata air panas koalarawa dengan luas 5 km 2 Dengan menggunakan asumsi temperatur bawah permukaan 245 o C dan temperatur cutoff yang digunakan 180 o C, maka estimasi potensi energi panas bumi daerah Kadidia Selatan sebesar 40 MWe dan termasuk pada kelas hipotetik. Kata Kunci: Gaya Berat, AMT, Prospek panas bumi, Kadidia Selatan. 1. PENDAHULUAN Daerah panas bumi Kadidia Selatan berada di Kabupaten Sigi, Provinsi Sulawesi Tengah (Gambar 1). Keberadaan sistem panas bumi di daerah ini ditandai dengan manifestasi panas bumi dengan temperatur 50-99 0 C. Untuk mengetahui sistem panas bumi yang berkembang di daerah ini pada tahun 2014 dilakukan survei geofisika terpadu. Hasil survei geofisika ini diharapkan mempertegas informasi kegeologian dan mengetahui struktur geologi bawah permukaan yang berkorelasi dengan sistem panas bumi daerah ini. Pemetaan geologi di daerah ini dilakukan oleh yuano rezki dkk pada tahun 2012 dan Muh. Nurhadi dkk pada tahun 2014. Penamaan stratigrafi di daerah Kadidia Selatan dilakukan berdasarkan penamaan litostratigrafi dikarenakan pada umumnya tersusun oleh batuan plutonik dan sedimen dan sebagian kecil batuan vulkanik. Penamaan yang dilakukan merupakan panamaan berdasarkan sandi stratigrafi tidak resmi. Berdasarkan sejarah geologinya, daerah penyelidikan termasuk kedalam Mandala Sulawesi Tengah bagian Timur yang tersusun oleh batuan tertua berupa produk vulkanik Tersier dengan jenis lava dan breksi andesit (Tlt) produk gunung Towingkoloe, yang ditindih oleh produk sedimentasi berupa batupasir (Tbp) dan konglomerat (Tkl). Seiring terjadinya obduksi antara mandala sulawesi bagian barat dengan mandala sulawesi tengah bagian timur akibat pergerakan sesar sorong menghasilkan produk plutonik granit yang berumur lebih muda pada Akhir
Tersier (Tg). Selanjutnya terbentuk endapan molase berupa kolovium (Qk) yang merupakan produk rework dari batuan Tersier (Gambar 2). Berdasarkan data tektonisme daerah penyelidikan menunjukkan pengaruh yang cukup kuat dari pola sesar mendatar mengiri Palu - Koro yang berarah baratlaut - tenggara beserta antitetiknya yang berarah barat - timur. Keberadaan sesar besar basemen seperti sesar Koala Rawa yang menerus ke bagian baratlaut desa Rahmat dipotong oleh sesar periode ke tiga yang berarah hampir utara - selatan, dan diduga sesar dengan arah tersebut merupakan pembentuk zona permeabel pembentuk aktivitas hidrotermal yang meloloskan fluida panas ke permukaan. Sesar yang berarah baratlaut - tenggara ditunjukkan oleh sesar Koala Rawa sebagai pengontrol manifestasi panas bumi di Sungai Koala Rawa, di bagian utaranya terbentuk sesar Noki, sesar Towingkoloe dan sesar Kumamora. Sesar yang berarah barat daya timur laut ditunjukkan oleh sesar Dongi, sesar Lindu dan sesar Kadidia yang juga memfasilitasi munculnya manifestasi di sekitar Sungai Koala Rawa. Sesar yang berarah utara selatan ditunjukkan oleh sesar Rahmat dan komplek Kumamora sedangkan sesar yang berara Barat timur ditunjukkan oleh sesar Bulili dan sesar Gangga dimana kenampakan dilapangan berupa gawir sesar dan kelurusan sungai. 2. METODE DAN TEORI Metode geofisika yang digunakan dalam survei terpadu ini adalah metode gaya berat dan Audio Magnetotellurics / AMT. Tahapan survei geofisika meliputi studi literatur tentang daerah survei, persiapan kerja lapangan seperti kalibrasi peralatan dan desain survei, akuisisi data, pengolahan dan pemodelan data. Derajat keberhasilan penggunaan metode geofisika untuk eksplorasi panas bumi tergantung pada kontras sifat fisis batuan sekitar daerah penelitian. Aktivitas pada sistem panas bumi akan memberikan suatu nilai anomali pada besaran fisis tersebut yang dikenal dengan anomali geofisika. Nilai tahanan jenis batuan di daerah aktivitas panas bumi umumnya akan menjadi rendah. nilai rendah ini karena batuan terisi oleh fluida panas atau tersaturasi oleh uap atau air. Batuan yang telah teralterasi termal dalam sistem panas bumi berperan menjadi lapisan penudung (cap rock) yang dapat mencegah fluida panas keluar ke permukaan. Metode AMT digunakan untuk mencari informasi lapisan batuan bawah permukaan berdasarkan sifat tahanan jenis batuan. Besaran fisis lainnya pada batuan adalah densitas atau massa jenis. Variasi densitas batuan suatu daerah bisa dipelajari dengan konsep gaya gravitasi atau dikenal dengan metode gaya berat. Metode ini dapat memberikan informasi struktur yang berkembang di daerah panas bumi, baik struktur lokal maupun regional. Struktur-struktur geologi ini sangat berperan dalam mengontrol pemunculan manifestasi panas bumi. Metode ini juga memetakan variasi densitas dari batuan yang menyusun daerah peneletian baik struktur batuan dasar yang mungkin diduga sebagai lapisan revoir. 3. HASIL PENYELIDIKAN A. Gaya Berat Pengukuran gaya berat dilakukan pada 115 titik dengan menggunakan alat Scintrex CG5. Data pengukuran dikoreksi terhadap pasang surut, drif alat, gaya berat normal, udara bebas, medan dan Bouguer dengan densitas yang digunakan 2,67 Bouguer. Nilai anomali ini masih nilai penjumlahan (super posisi) dari berbagai macam sumber dan kedalaman anomali di bawah permukaaan. Untuk mendapat kan anomali target maka anomali Bouguer dipisahkan menjadi anomali regional dan residual atau sisa dengan menggunakan metode polinomial orde 2. Gambar 3 memperlihatkan peta sebaran anomali gaya berat Bouguer, regional dan sisa. Pola umum liniasi kontur anomali Bouguer adalah membentuk klosur anomali rendah di sekitar zona depresi kadidia. Pola arah liniasi ini sangat
dipengaruhi oleh keberadaan Graben di sekitar daerah penyelidikan. Pola umum sebaran anomali Bouguer memiliki tren nilai yang tinggi di bagian Baratlaut kemudian merendah ke arah tenggara yang mengindikasikan blok batuan yang menyusun bagian baratlaut daerah penelitian memiliki nilai densitas yang relatif lebih besar di bagian tenggara. Anomali tinggi yang tersebar di bagian baratlaut memiliki rentang nilai 98 s/d 122 mgal. Daerah yang memilki blok nilai tinggi ini ditempati permukaannya oleh satuan batuan granit dan batuan vulkanik, sehingga memiliki nilai tinggi. Liniasi ke bagian tenggara memiliki arah selaras struktur utama daerah penyelidikan dengan nilai yang merendah. Blok tengah ini tepat berada di zona depresi, dimana pada zona ini memiliki nilai anomali < 70 mgal, yang diduga merupakan respon dari batuan sedimen yang mengisi zona depresi kadidia. Area selatan atau di sekitar manifestasi Koala Rawa didominasi oleh nilai 98 mgal. Di area tersebut cenderung permukaannya ditempati oleh satuan batuan vulkanik. Anomali regional diasumsikan mendeskripsikan struktur batuan secara regional. Nilai dan liniasi anomali regional di daerah Kadidia Selatan ini memilki tren rendah di bagian tenggara dan semakin meninggi kearah baratlaut dengan arah liniasi baratlaut-tenggara hampir utaraselatan. Liniasi anomali residual masih berarah umum membentuk depersi dibagian tengah, dan liniasi berarah baratlauttenggara di bagian selatan (di sekitar manifestasi Koala Rawa) yang diduga merupakan sesar Koala Rawa sebagai pengontrol manifestasi panas bumi di sungai Koala Rawa. Struktur geologi yang terindikasi lain adalah liniasi berarah hampir barat-timur yang membatasi zona depresi dibagian selatan dan utara, struktur ini diduga merupakan pengontrol kemunculan manifestasi Kadidia dan sejahtera. Zona anomali sisa rendah muncul di tengah dan selatan daerah penyelidikan dengan nilai < -10 mgal, anomali rendah di bagian tengah merupakan respon dari batuan sedimen yang mengisi zona depresi Kadidia, sedangkan anomali rendah dibagian selatan merupakan respon dari endapan danau Lindu. Sedangkan zona anomali tinggi > 10 mgal muncul di sekitar mata air panas Koalarawa dan di utara air panas Sejahtera, anomali tinggi ini diduga merupakan respon dari granit yang memungkinkan sebagai sumber panas dari sistem panas bumi Kadidia Selatan dan Kadidia. Hasil model (Gambar 4) memperlihatkan batuan sedimen yang mengisi zona depresi dengan densitas 2.1 gr/cm 3. Dibawahnya terdapat batuan granityang menerus sampai ke permukan dengan densitas 2.6 gr/cm 3. Dibawah manifestasi Koala rawa terdapan satuan battuan sedimen dengan densitas 2.2 gr/cm 3, dan dibawahnya berupa batuan vulkanik dengan densitas 2.7 gr/cm 3. B. AMT Pengukuran AMT di daerah panas bumi Kadidia Selatan dilakukan dengan jumlah titik sebanyak 41 titik dengan menggunakan alat Zonge system. Data AMT yang diperoleh dianalisis kurvanya dan diproses dengan inversi 2D untuk mendapatkan sebaran tahanan jenis baik secara lateral maupun vertikal. Sebaran tahanan jenis yang di cuplik pada kedalaman 200, 500, 750 dan 1000 meter dari permukaaan diperlihatkan pada Gambar 5. Nilai tahanan jenis pada kedalaman 250 dan 500 meter ini memiliki kesesuaian dengan litologi batuan yang ada. Kemungkinan besar daerah yang memiliki nilai sedang - rendah merupakan respon dari litologi batuan sedimen berupa pasir yang mengisi zona depresi Kadidia dan endapan danau di bagian selatan. Satuan litologi ini menyebar selaras hampir di sebagian besar area penyelidikan. Nilai tahanan jenis rendah di sekitar kemunculan manifestasi air panas Koala rawa diduga berhubungan erat dengan aktivitas hidrotermal, sama halnya dengan nilai tahanan jenis rendah <10 ohm di antara kemunculan manifestasi Sejahtera dan Kadidia. Sedangkan nilai tahanan jenis yang relatif lebih tinggi mengisi
diperkirakan respon dari batuan vulkanik dan granit. Terdapat kelurusan berarah baratlaut-tenggara yang dicirikan dengan adanya kontras nilai tahanan jenis rendah dan tinggi. Hal ini sesuai dengan struktur geologi permukaan. Sebaran nilai tahanan jens pada kedalaman 750 1000 m berpola mirip dengan sebaran tahanan jenis pada kedalaman yang lebih dangkal. Zona nilai tahanan jenis lebih rendah dari 10 Ohmmeter menempati area tengah diantara manifestasi kadidia dan sejahtera yang diperkirakan respon dari litologi batuan sedimen dan batuan ubahan. Sedangkan nilai tahanan jenis relatif tinggi menempati area utara dan selatan dari zona depresi Kadidia merupakan respon dari batuan vulkanik dan granit. Perbedaan yang jelas terlihat berada disekitar kemunculan manifestasi Koala rawai dimana pada kedalaman sebelumnya nilai tahanan jenis di daerah tersebut bernilai rendah <10 Ohmm, maka mulai kedalaman 750 meter nilai tahanan jenisnya berubah menjadi sedang (20-50 Ohmm), dan semakin kedalam semakin meluas sebarannya. Kemunculan nilai tahanan jenis sedang ini diduga berhubungan dengan adanya sistem panas bumi di daerah ini dimana nikai tahanan jenis sedang yang muncul dibawah tahanan jenis rendah mungkin merupakan respon dari reservoir. Kelurusan yang terlihat masih berarah baratlaut-tenggara di zona depresi, akan tetapi mulai kedalaman 1000 meter terlihat kelurusan berarah baratlaut-tenggara di sekitar manifestasi Koala Rawa, kelurusan ini diduga merupakan struktur antitetik dan merupakan pengontrol sistem panas bumi di daerah ini. Hasil pemodelan 2D di tiap titik pengukuran ditampilkan juga dalam bentuk sebaran vertikal. Sebaran tahanan jenis secara vertikal merupakan hasil inversi dari tiap titik yang berada pada 1 lintasan berarah baratdaya-timurlaut. Pada makalah ini akan dibahas penampang tahanan jenis pada lintasan 6 dan 7 (Gambar 6). Lintasan 6 melewati 10 titik pengukuran AMT memotong zona depresi dan berada disekitar mata air panas Sejahtera. Hasil pemodelan lintasan ini diperlihatkan pada gambar 3,19. Hampir sama dengan lintasan sebelumnya, hasil pemodelan lintasan ini secara umum memperlihatkan zona nilai tahanan jenis rendah (<20 Ohm) di permukaan sampai kedalaman 1000 m, dibawahnya terdapat tahanan jenis sedang (50-200 Ohmm) dan zona nilai tahanan jenis tinggi( > 500 Ohm) berada dipaling bawah. Nilai tahanan jenis rendah pada lintasan ini diduga berasosiasi dengan aktivitas hidrotermal, sehingga nilai tahanan jenis rendah yang memanjang dari tengah sampai baratdaya diinterpretasikan sebagai campuran antara batuan sedimen pengisi zona depresi dan batuan ubahan yang diduga bertindak sebagai caprock dari sistem panas bumi daerah Kadidia. Pada kedalaman 1000 meter memperlihatkan adanya nilai tahanan jenis sedang di bawah nilai tahanan jenis rendah, nilai tahanan jenis sedang ini diduga merupakan respon dari reservoir. Lintasan 7 merupakan lintasan paling panjang melewati 17 titik pengukuran AMT, memotong air panas Kadidia dan Koala Rawa serta memanjang hingga ke tepi danau Lindu. hasil pemodelan lintasan 7 secara umum memperlihatkan zona nilai tahanan jenis rendah (<20 Ohmm) dibagian timurlaut (di sekitar air panas Kadidia) dari permukaan sampai kedalaman 1000 meter, nilai tahanan jenis rendah ini muncul juga di bagian baratdaya di sekitar mata air panas Koala Rawa dari permukaan sampai kedalaman 750 meter. Nilai tahanan jenis tinggi( > 500 Ohmm) terlihat di bagian baratdaya. Nilai tahanan jenis rendah pada lintasan ini diduga berasosiasi dengan aktivitas hidrotermal, sehingga nilai tahanan jenis rendah di sekitar kemunculan manifestasi diinterpretasikan sebagai campuran dari batuan sedimen dan ubahan yang bertindak sebagai caprock dari sistem panas bumi daerah ini. Pada kedalaman 1000 meter di bagian timur laut dan 750 meter dibagian baratdaya memperlihatkan adanaya nilai tahanan jenis sedang dibawah nilai tahanan jenis rendah, nilai tahanan jenis sedang ini diduga merupakan respon dari reservoir. Diantara manifestasi Koalarawa dan Kadidia
terdapat kontras tahanan jenis yang diuga merupakan struktur pemisah antara sistem panas bumi Kadidia dan Kadidia selatan, sehingga kedua manifestasi ini diduga berasal dari sistem yang berbeda. 4. DISKUSI Anomali gaya berat baik anomali Bouguer, regional dan sisa menunjukkan liniasi kontur sebagai indikasi adanya struktur geologi berupa sesar dengan arah dominan baratlaut-tenggara. Liniasi dengan arah yang sama juga ditunjukkan oleh hasil sebaran tahanan jenis dari data AMT. Indikasi dari kedua metode tersebut menunjukkan struktur geologi yang berkembang di daerah penyelidikan secara umum sangat dipengaruhi oleh kegiatan sesar regional Palu Koro dengan arah relatif utara-selatan. Pengaruh sesar ini menerus sampai ke permukaan, hal itu terindikasi mulai dari anomali Bouguer dan regional yang diasumsikan sebagai representasi kedalaman dan terindikasi juga di anomali residual/sisa. Sebaran tahanan jenis (AMT) yang diasumsikan merupakan refleksi kedalaman yang relatif dangkal, yaitu pada kedalaman 500 m, masih terlihat liniasi dari struktur yang berarah relatif baratlauttenggara (Gambar 5). Sebaran nilai anomali gaya berat sisa dan sebaran tahanan jenis yang diperoleh menunjukkan litologi batuan yang menyusunnya.. Pada kedua peta tersebut menunjukkan korelasi anomali yang hampir berkesesuaian. Pada peta tahanan jenis kedalaman 250 dan 500 m, nilai resistivitas rendah <20 Ωm nampak pada bagian selatan di sekitar manifestasi Koala Rawa yang diasumsikan sebagai caprock dari sistem panas bumi. Geologi permukaan pada area tersebut memetakan batuan sedimen berupa batupasir, diperkirakan caprock berupa ubahan dari sedimen. Hasil AMT pada kedalaman 750 m menunjukkan anomali tahanan jenis sedang dengan nilai 50-200 Ωm terletak dibawah anomali nilai tahanan jenis rendah, hal itu diasumsikan merupakan reservoir dari sistem panas bumi Kadidia Selatan. Anomali nilai gaya berat tinggi (>10 mgal) dan anomali nilai tahanan jenis tinggi (>500 Ωm) yang terlihat pada kedalaman 1000 m diperkirakan sebagai granit yang bertindak sebagai heat source dari sistem panas bumi ini. Sebaran tahanan jenis rendah <20 Ohmm juga terlihat diantara manifestasi Kadidia dan sejahtera mulai dari kedalaman 500 m 1000 m, hal ini sama dengan hasil survei yang dilakukan tahun 2012. Dimana diduga nilai tahanan jenis rendah ini sebagai caprock dari sistem panas bumi Kadidia 5. KESIMPULAN Hasil survei gaya berat memperlihatkan adanya sebaran densitas tinggi di sekitar manifestasi air panas koalarawa yang diinterpretasikan sebagai granit,dan mungkin bertindak sebagai sumber panas dari sitem panas bumi kadidia selatan. Data gaya berat menunjukan adanya pola struktur yang berarah baratlaut-tenggara di sekitar zona depresi kadidia yang memungkinkan sebagai pemisah antara sistem panas bumi Kadidia dan Kadidia Selatan. Terlihat liniasi yang berarah sama di sekitar manifestasi Koala Rawa yang diduga sebagai pengontrol keberadaan sistem panas bumi Kadidia Selatan. Hasil AMT memperlihatkan adanya sebaran tahanan jenis rendah di antara manifestasi Kadida dan Sejahtera, tahanan jenis rendah ini diuga sebagai zona ubahan dan bertindak sebagai caprock dari sitem panas bumi Kadidia. Nilai tahanan jenis rendah terdapat juga di sekitar manifestasi Koala Rawa diduga merupakan zona ubahan. Nilai tahanan jenis sedang muncul di bawah nilai tahanan jenis rendah, yang menggambarkan keberadaan reservoir mulai pada kedalaman 750 meter. Hasil analisis terpadu menggambarkan bahwa caprock dan reservoir sistem panas bumi Kadidia Selatan diduga berada pada litologi batupasir. Area keprospekan di daerah panas bumi kadida selatan berdasarkan anomali geofisika berada disekitar kemunculan mata air panas Koala Rawa dengan luas 5 km 2 Dengan menggunakan asumsi temperatur bawah permukaan 240 o C dan
temperatur cut-off yang digunakan 180 o C, maka estimasi potensi energi panas bumi daerah Kadidia Selatan sebesar 41 MWe dan termasuk pada kelas hipotetik. 6. UCAPAN TERIMA KASIH ucapan terima kasih tim penulis hantarkan kepada para staf Pusat Sumber Daya Geologi bidang panas bumi yang telah berperan serta dalam penulisan ini. Kegiatan diskusi terutama tentang informasi geologi daerah Kadidia Selatan. DAFTAR PUSTAKA Burger, H.R., 1992, Exploration Geophysics of shallow Sub Surface, Prentice Hall. Geothermal Departement, Basic Concept of Magnetotelluric Survey in Geothermal Fields., West Japan Engineerring Consultants, Inc. Lawless, J., 1995, Guidebook: An Introduction to Geothermal System. Short course. Unocal Ltd. Jakarta Sheriff, R. E., 1982, Encyclopedic Dictionary of Exploration Geophysics, Society of Exploration Geophysicists, Tulsa, Oklahoma. Sumintadireja P., 2005, Vulkanologi dan Geotermal, Teknik Geologi, Institut Teknologi Bandung. Telford, W. M., Geldart, L. P., Sheriff, R. E., Keys, D. A., 1990, Applied Geophysics, Cambridge University Press, London. Tim Kajian, 2009, Kajian daerah panas bumi non vulkanis Sulawesi, Pusat Sumber Daya Geologi, Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral Indonesia. (Unpubl. Report). Tim Survei Terpadu, 2010, Laporan Survei Terpadu (Geologi dan Geokimia) Daerah Panas Bumi Bora, Kabupaten Sigi, Provinsi Sulawesi Tengah, Pusat Sumber Daya Geologi, Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral Indonesia. (Unpubl. Report). Tim Survei Geofisika, 2010, Laporan Survei Geofisika Terpadu (Geolistrik, Magnet dan Gaya Berat) Daerah Panas Bumi Bora, Kabupaten Sigi, Provinsi Sulawesi Tengah, Pusat Sumber Daya Geologi, Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral Indonesia. (Unpubl. Report). Tim Survei Terpadu (2012). Laporan Survei Terpadu Daerah Panas Bumi Kadidia, Kabupaten Sigi, Sulawesi Tengah, Pusat Sumber Daya Geologi, Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral Indonesia. (Unpubl. Report). Tim Survei Terpadu (2014). Laporan Survei Terpadu Daerah Panas Bumi Kadidia Selatan, Kabupaten Sigi, Sulawesi Tengah, Pusat Sumber Daya Geologi, Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral Indonesia. (Unpubl. Report). Gambar 1 Peta Lokasi daerah Kadidia Selatan.
Gambar 2. Peta geologi daerah panas bumi Kadidia Selatan
Gambar 3. Peta anomali gaya berat Bouguer, regional dan sisa daerah Kadidia Selatan
Gambar 4. Pemodelan gaya berat daerah panas bumi Kadidia Selatan Gambar 5. Sebaran tahanan jenis per kedalaman daerah panas bumi Kadidia Selatan
Gambar 6. Penampang tahanan jenis lintasan 6 dan lintasan 7