Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang Daerah Sumatera merupakan salah satu daerah yang memiliki tatanan geologi sangat kompleks, baik dari segi sedimentologi, vulkanologi, tektonik dan potensi sumber daya alamnya. Tatanan tektonik yang terbentuk di sepanjang Sumatera seperti pembentukan Sesar Besar Sumatera yang memotong jalur magmatisme Tersier di Sumatera dan cekungan busur belakang serta munculnya rentetan pegunungan aktif di bagian magmatic arc secara umum berasosiasi dengan sistem hidrotermal. Sistem hidrotermal merupakan sistem yang berhubungan dengan aktivitas magmatik yang berperan penting terhadap munculnya potensi panas bumi di wilayah Sumatera. Sistem hidrotermal bisa diidentifikasi dari produknya berupa alterasi hidrotermal dan aktivitasnya. Pada sistem hidrotermal yang telah lampau biasanya diikuti oleh pembentukan mineral alterasi yang sering berasosiasi dengan mineral ekonomis dalam bentuk endapan bijih. Sedangkan yang masih aktif biasanya berkaitan dengan aktifitas panas bumi berupa manifestasi panas bumi. Selanjutnya kondisi hidrologi yang terbentuk bisa menjadikan terbentuknya beragam sistem panas bumi. Klasifikasi hidrologi bisa dibagi menjadi dua lingkungan pembentukan, yaitu di darat dan laut. Di lingkungan darat sendiri bisa dikelompokkan lagi menjadi dua bagian, yaitu daerah gunungapi strato dan daerah cekungan. Sedangkan di daerah laut dibagi menjadi magmatik dan air laut (Henley and Ellis, 1983). Studi ini dibatasi pada lingkungan darat dengan kontrol pull apart basin sebagai hasil dari Sistem Sesar Sumatera. Hal ini dikarenakan lokasi penelitian yang berada pada bagian tengah sub-graben Sesar Sumatera yang diapit oleh dua aktifitas vulkanik muda yaitu G.Talamau di selatan dan G.Sorik Marapi di utara. Cekungan yang terbentuk akibat proses tektonik tersebut dianggap menyimpan 1
akumulasi material densitas rendah, dan umumnya cekungan yang terbentuk cukup tebal. Densitas rendah pada bagian kerak benua bisa diartikan bahwa intrusi magmatiknya lebih dalam karena adanya perbedaan kontras densitas pada batuan magmatik tidak mampu mengangkat tubuh intrusi diapirnya lebih ke atas. Hal tersebut mengakibatkan magmanya membentuk jalur tersendiri pada bagian tengah basin (Lawless et al., 1995). (Gambar I.1.) Gambar I.1. Model skematik dari sistem hidrotermal pada cekungan di lingkungan darat (Lawless et al., 1995) Pola di atas diperkirakan sebagai model dari aktifitas hidrotermal di daerah penelitian bila didasarkan oleh kondisi morfologi yang berupa graben / depresi Cubadak, hasil analisis kimia dan fisika manifestasi serta pengukuran nilai densitas batuan pada metode gaya berat. Kondisi Kabupaten Pasaman saat ini dinilai kurang dalam pemenuhan kebutuhan energinya terutama suplai tambahan kebutuhan listrik yang saat ini hanya berasal dari pembangkit listrik yang berada di Bukit Tinggi. Data potensi panas bumi di Sumatera Barat diperkirakan 1656 Mwe, untuk daerah Cubadak 100 Mwe (spekulatif), 73 Mwe (hipotetis), (Pusat Sumber Daya Geologi, 2007). 2
Kegiatan penelitian dikonsentrasikan di sekitar daerah yang diduga memilki potensi panas bumi berupa daerah pemunculan manifestasi air panas Cubadak yang mempunyai temperatur bervariasi antara 74-80 o C dengan ph 6,7 6,8 serta debit antara 0,1-1 L/ detik (Akbar, 1978). I.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari kegiatan penelitian ini adalah untuk mengetahui proses pembentukan sistem panas bumi dan potensinya dalam suatu sistem hidrotermal. Penelitian ini juga dilakukan untuk mengetahui sejarah evolusi dari perubahan fluida hidrotermal pada masa lampau hingga saat ini. I.3 Lokasi Penelitian Secara administratif daerah panas bumi Cubadak, termasuk ke dalam wilayah Kecamatan Koto Duo, Kabupaten Pasaman, Provinsi Sumatera Barat Luas daerah penelitian sekitar 182 km 2 (14 x 13 km), berada pada posisi geografis antara 99 55' 46"- 100 03' 24 BT dan 0 15' 54-0 22' 38" LU atau pada koordinat UTM zona 47 U WGS 84 pada 603432 mt 41730 mu 617619 mt 29301 mu (Gambar I.2.). Penelitian ini menggunakan Peta Rupa Bumi Indonesia lembar peta Lubuksikaping, Sumatera Barat skala 1 : 50.000 (Bakosurtanal, 1991) sebagai peta dasar. Pencapaian daerah penelitian bisa ditempuh dengan pesawat udara dari Jakarta sampai ke Padang (± 2 jam), dilanjutkan dengan perjalanan darat melalui jalan lintas Sumatera menggunakan bis atau kendaraan roda empat lainnya menuju daerah Cubadak dengan waktu tempuh ± 5 jam perjalanan. 3
Gambar I.2. Peta Lokasi Penelitian, daerah Cubadak, Kabupaten Pasaman, Sumatera Barat. I.4 Perumusan Masalah Studi Magmatic Hydrothermal Related System (MHRS), terutama mengenai pembentukan sistem panas bumi dan alterasinya, merupakan salah satu bahasan yang menarik disamping cukup komplek. Dalam studi ini dicoba untuk menggabungkan beberapa metode penelitian seperti geologi, geokimia dan geofisika dalam penerapannya. Untuk itu diperlukan analisis fluida dan batuan yang lengkap serta detail, sehingga mampu untuk menjelaskan karakteristik panas bumi hingga pembentukannya. Data fluida meliputi unsur unsur kimia dari 4
manifestasi di permukaan, digabungkan dengan data analisis batuan, yang meliputi kandungan mineral alterasinya dan didukung oleh data bawah permukaan dengan menggunakan metode gaya berat dan tahanan jenis (mapping sounding). Sistem hidrotermal merupakan produk akhir terutama penentuan model sistem hidrotermal di daerah penelitian. I.5 Batasan Masalah Ruang lingkup penelitian ini dibatasi oleh studi mengenai kondisi fisik dan kimiawi manifestasi panas bumi termasuk kandungan unsur-unsur dalam fluida panas bumi, lingkungan geologi yang meliputi batuan alterasi, batuan penyusun (stratigrafi) dan hasil sayatan batuan serta data penunjang lain dalam bentuk analisis geofisika yang meliputi data gaya berat dan tahanan jenis. Hasil sayatan batuan dianalisis dengan harapan dapat digunakan untuk menentukan tipe alterasizonasi ubahan dan sistem hidrotermal yang terbentuk. Analisis unsur pada fluida panas bumi diharapkan dapat memberikan gambaran jenis fluida yang mempengaruhi pembentukan sistem panas bumi saat ini, serta memberikan informasi tentang kondisi reservoir panas bumi dalam penentuan geotermometer air. Analisis gaya berat diharapkan dapat memberikan gambaran kedalaman dan dimensi batuan magmatik yang mempengaruhi proses hidrotermal serta melokasisasi struktur-struktur di kedalaman yang mengontrol proses hidrotermal. Data tahanan jenis dalam bentuk sounding diharapkan dapat memberikan gambaran kondisi geologi bawah permukaan yang nantinya digunakan untuk melokalisir daerah prospek dalam kompilasi data pada model tentatif sistem hidrotermal di daerah penelitian. I.6 Objek Penelitian dan Data Penelitian ini merupakan kerjasama dengan Kelompok Penelitan Panas Bumi Pusat Sumber Daya Geologi, Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral dengan objek penelitian berada di daerah prospek panas bumi Sumatera Barat yang terletak di sekitar daerah Cubadak, Kecamatan Koto Duo, Kabupaten Pasamani. Objek penelitian difokuskan pada pembentukan sistem hidrotermal 5
panas bumi beserta alterasi batuan di daerah panas bumi Cubadak dengan mengenali kondisi geologi dan geokimia sekitarnya. Data yang tersedia berupa data fluida di daerah manifestasi panas bumi, data petrografi batuan dan data pengukuran geofisika (gaya berat dan tahanan jenis). I.7 Hipotesis Kerja dan Asumsi I.7.1 Hipotesis Kerja Proses alterasi batuan yang terbentuk pada masa lampau diperkirakan berhubungan dengan tipe fluida hidrotermal pada manifestasi air panas yang muncul di permukaan saat ini. Komposisi kimia fluida hidrotermal dan temperaturnya merupakan faktor yang mengontrol pembentukan alterasi serta dapat digunakan dalam penentuan suhu reservoir pada sistem panas bumi (geotermometer). Model hidrotermal merupakan hasil kombinasi dari kompilasi data geologi, geokimia dan geofisika yang menggambarkan kondisi bawah permukaan suatu sistem hidrotermal. I.7.2 Asumsi-Asumsi Hidrotermal sistem yang terbentuk pada daerah Sumatera sangat berhubungan dengan aktifitas magmatik yang dicirikan dengan pembentukan batuan vulkanik dan sistem gunungapi. Tatanan tektonik yang terbentuk oleh aktifitas Sesar Sumatera membentuk pola pull apart basin sangat cocok untuk pembentukan sistem hidrotermal dan memiliki potensi besar untuk pembentukan daerah prospek sistem hidrotermal. Aktifitas tektonik sangat berperan dalam pembentukan suatu zona permeabel sebagai reservoir dan hadirnya sesar membantu keluarnya fluida panas ke 6
permukaan sebagai manifestasi di daerah penelitian. Kondisi topografi yang berkontur akan membantu terbentuknya sistem hidrologi di daerah penelitian guna memenuhi suplai fluida ke daerah resapan. Munculnya batuan vulkanik dan intrusi berperan penting dalam pembentukan sumber panas dan transfer panas pada sistem hidrologi. Nilai kontras densitas tinggi bisa diinterpretasikan sebagai sumber panas terutama bila lokasinya berada dekat dengan manifestasi panas bumi. Batuan yang memiliki nilai tahanan jenis rendah dan mengalami alterasi sangat berpotensi sebagai batuan penudung yang menahan keluarnya air, uap dan gas ke permukaan. Batuan yang resistif dengan permeabilitas tinggi berfungsi sebagai reservoir dalam sistem panas bumi. I.8 Metode Penelitian I.8.1 Pemerolehan data Metode penelitian meliputi aspek geologi, kimia dan fisika panas bumi (Gambar I.3.). Pembagian data dikelompokan menjadi dua, yaitu data utama dan data pendukung. 1) Data utama a) Data petrografi batuan b) Data XRD (X-ray Diffraction) c) Data kimia fluida panas bumi d) Data fisik manifestasi panas bumi 2) Data pendukung a) Data litologi b) Data struktur 7
c) Data pengukuran tahanan jenis d) Data pengukuran densitas batuan Terdapat dua tahapan penelitian yang dilakukan, yaitu studi literatur dan penelitian lapangan. Studi literatur dilakukan sebelum berangkat ke lapangan, bertujuan untuk mengumpulkan data yang relevan dari hasil penelitian terdahulu sebagai pembanding. Tahapan ini menghasilkan kerangka berpikir dan efisiensi cara kerja di lapangan yang lebih terarah. Penelitian lapangan bertujuan untuk mengumpulkan data hasil pengamatan dan pengukuran langsung di lapangan terhadap gejala-gejala geologi, kimia dan fisika yang difokuskan di sekitar manifestasi dan sekitar daerah alterasi. Penelitian lapangan terdiri dari tahapan pengamatan, pengukuran, dan pengambilan sampel. Sampel selanjutnya dianalisis di laboratorium dan semua data akan diolah dan dianalisis. Sistematika kerja penelitian bisa dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu : 1) Pengamatan a) pengamatan manifestasi, b) pengamatan morfologi, c) pengamatan jenis batuan dan penyebarannya, dan d) pengamatan struktur geologi. 2) Pengukuran a) pengukuran sifat fisik manifestasi meliputi pengukuran temperatur manifestasi (air panas, hembusan uap, tanah panas, lumpur panas, fumarol), temperatur udara, ph manifestasi, debit air panas, daya hantar listrik dan contoh air dingin di sekitar lokasi manifestasi. b) pengukuran arah jurus/ kemiringan perlapisan batuan c) pengukuran arah jurus/ kemiringan struktur geologi. d) pengukuran densitas batuan e) pengukuran nilai tahanan jenis batuan 8
PERSIAPAN PEMEROLEHAN DATA PEMROSESAN DATA INTERPRETASI Studi literatur Digitasi peta dasar Interpretasi citra landsat Persiapan peralatan lapangan Pengamatan dan pengukuran data geologi Pemilihan sampel petrografi & XRD Pengambilan sampel air panas Pengukuran densitas dan nilai resistiviti batuan air & gas batuan Analisis laboratorium batuan Penentuan tipe geothermometer batuan Pembuatan peta pengamatan, geomorfologi, geologi, hidrologi Pembuatan diagram segitiga kimia & isotop Penentuan zonasi alterasi Pembuatan peta gayaberat & tahanan jenis Pembuatan penampang & diagram pagar sounding Temperatur reservoir Model sistem hidrotermal & peta prospeksi Kompilasi data & Uji hipotesis KESIMPULAN PENYUSUNAN LAPORAN Karakteristik & evolusi fluida Model hidrotermal Daerah prospek panas bumi Presentasi laporan Laporan tesis Gambar I.3. Diagram alir metode penelitian 9
3) Pengambilan Sampel Pengambilan sampel batuan dilakukan secara selektif terhadap batuan yang dianggap mewakili setiap satuan batuan terutama batuan yang diperkirakan telah mengalami alterasi untuk digunakan analisis petrografi dan densitas batuan. Sampel batuan berupa batuan segar maupun batuan ubahan hasil proses hidrotermal. Sampel juga diambil pada mata air panas dan gas unutk mengetahui kimia air panas dan gas. 4) Pengolahan Data Data yang diperoleh di lapangan kemudian diplot dalam peta kerangka geologi, berupa data lokasi titik pengamatan, pengambilan sampel petrografi, XRD, manifestasi, arah/kemiringan perlapisan batuan, indikasi struktur geologi, dan lokasi serta penyebarannya. Data kimia dilakukan di laboratorium untuk dianalisis sampel air dalam bentuk unsur-unsur seperti SiO 2, B, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, Li, As, NH 4, F, Cl, SO 4, HCO 3, CO 3 dan isotop O 18. Data densitas dan tahanan jenis batuan dilakukan plotting dan gridding setiap lintasannya untuk dilakukan sebaran nilai densitas dan tahanan jenisnya. 5) Pelaporan Pelaporan berupa laporan tertulis mengenai hasil penelitian, meliputi hasil analisis laboratorium, peta, dan pemodelan yang selanjutnya akan dipaparkan dalam kegiatan sidang pasca sarjana. I.8.2 Pemrosesan Data 1) Sampel Batuan Sampel batuan segar dan batuan alterasi ditentukan mineraloginya dengan analisis petrografi dan XRD. Hasil sayatan dianalisis dengan mikroskop polarisator untuk mengetahui adanya mineral mineral sekunder serta asosiasinya yang digunakan untuk penentuan tipe ubahan dan paragenesa/ sejarah pembentukannya. Contoh batuan juga dianalisis dengan menggunakan metoda XRD dimana data tersebut 10
digunakan untuk penentuan jenis mineral lempung yang digunakan dalam penentuan zona alterasi. Selanjutnya hasil analisis digunakan untuk pemodelan sistem hidrotermalnya. 2) Sampel fluida Manifestasi air panas diambil sampel airnya untuk dilakukan analisis kandungan kimianya, data unsur tersebut dikorelasikan dengan fluida hidrotermal di masa lalu yang mempengaruhi proses alterasi batuan dengan komposisi fluida panas bumi saat ini. Data unsur kimia juga digunakan untuk menentukan tipe airnya. Temperatur air dan ph air di ukur sebagai data sekunder dalam pendugaan dan pengukuran kondisi reservoir serta digunakan dalam pendugaan geotermometer yang sesuai. 3) Data tahanan jenis Pengolahan data tahanan jenis dibagi dalam dua tahap, yaitu pengolahan data awal (di lapangan) dan pengolahan data lanjutan (di studio). Pengolahan data awal berupa kegiatan sebagai berikut. a) Pemasukan data arus listrik (I), beda potensial ( V), dan jarak bentangan AB/2 masing-masing metode untuk tiap titik ukur ke tabel data. b) Penghitungan nilai tahanan jenis semu untuk tiap titik di ukur c) Pengeplotan nilai tahanan jenis pada kertas grafik skala log-log untuk masingmasing bentangan AB/2 pada peta dasar, untuk mengetahui sebaran tahanan jenis semu pada setiap titik pengukuran. 4) Data densitas batuan Pengukuran gaya berat dilakukan di titik yang telah ditentukan baik titik lintasan maupun acak. Metode pengukuran yang digunakan adalah metode poligon tertutup, Metode ini mengukur di suatu titik di lanjutkan ke titik-titik lainnya dan kembali lagi ke titik ukur awal. Selanjutnya dilakukan interpretasi terhadap nilai anomali tersebut dengan cara membuat model bawah permukaan berdasar nilai anomali sisa 11
Data lapangan lainnya seperti data struktur geologi, kemiringan batuan, dan data pendukung lainnya digunakan sebagai acuan pembuatan peta geologi panas bumi dan model hidrotermal. 12