EKSPLORASI ENERGI PANAS BUMI DENGAN METODE GEOFISIKA DAN GEOKIMIA PADA DAERAH RIA-RIA, SIPOHOLON, KABUPATEN TAPANULI UTARA, SUMATERA UTARA Tugas Akhir Disusun sebagai syarat menyelesaikan tahap Sarjana S-1 Program Studi Teknik Geologi Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung Oleh : Arrie Kurniawan 12004066 PROGRAM STUDI TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009
EKSPLORASI ENERGI PANAS BUMI DENGAN METODE GEOFISIKA DAN GEOKIMIA PADA DAERAH RIA-RIA, SIPOHOLON, KABUPATEN TAPANULI UTARA, SUMATERA UTARA Lembar Pengesahan Disusun sebagai syarat menyelesaikan tahap Sarjana S-1 Program Studi Teknik Geologi Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung Arrie Kurniawan 12004066 Dosen Pembimbing, Dr. Ir. Prihadi Sumintadireja NIP : 131 667 756 PROGRAM STUDI TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009 i
SARI Daerah penelitian Sipoholon merupakan daerah yang menarik sebagai objek eksplorasi panas bumi. Daerah ini terletak di Ria-ria, Sipoholon, Kabupaten Tapanuli Utara, Sumatera Utara. Potensi panas bumi di daerah ini didukung dengan adanya manisfestasi permukaan yang mencirikan daerah ini memiliki prospek panas bumi berupa 8 mata air panas, fumarol, solfatara, dan sinter karbonat. Geologi daerah penelitian terdiri atas 8 satuan batuan (Pusat Sumberdaya Geologi, 2005), yaitu, Satuan Aliran Lava Jorbing (Tmlj), Satuan Aliran Lava Siborboran (Tmlsb), Satuan Kubah Lava Martimbang (Qvma), Satuan Aliran Lava Palangka Gading (Qvpg), Satuan Piroklastik Toba 1 (Qvt 1), Satuan Piroklastik Toba 2 (Qvt 2), Sinter Karbonat, dan Satuan Aluvial (Qal). Sistem panas bumi Sipoholon secara geologi regional terletak di zona sesar Sumatera pada segmen Batang Toru yang merupakan zona depresi Tarutung yang pada umumnya berarah barat laut tenggara. Sehingga sistem panas bumi Sipoholon berasosiasi dengan struktur graben dan zona rekahan. Model gravitasi mengidentifikasi keberadaan sumber panas pada kedalaman ±1700-1800 m di bawah permukaan dan dengan menggunakan data geologi regional sumber panas tersebut merupakan magma sisa dari titik erupsi Dolok Palangka Gading yang merupakan titik erupsi pada zaman kuarter dan titik erupsi Dolok Jorbing yang merupakan titik erupsi pada kala Miosen Tengah, dan magma tersebut berkomposisi andesit. Batuan penutup diidentifikasikan dengan menggunakan metode resistivitas dan didapatkan batuan penutup yang merupakan hasil dari alterasi fluida hidrotermal pada kedalaman ±200-1000 m di bawah permukaan. Batuan penutup terdiri dari Piroklastik Toba (Qvt), Piroklastik Toba (Qvt), Satuan Aliran Lava Siborboran (Tmlsb), dan Formasi Kluet Sedangkan reservoar diperkirakan pada Formasi Kluet (merupakan batuan metasedimen, seperti batupasir metakuarsa, batu sabak, dan filit) pada kedalaman lebih dari 1000m di bawah permukaan. Sistem panas bumi daerah penelitian merupakan sistem hidrotermal berentalpi sedang dengan estimasi temperatur antara 200 C -220 C (geotermometer Na-K). ii
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang merupakan syarat untuk menyelesaikan studi sarjana strata satu pada Program Studi Teknik Geologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung. Tugas akhir ini berjudul Eksplorasi energi panas bumi dengan metode geofisika dan geokimia Pada Daerah Ria-ria, Sipoholon, Kabupaten Tapanuli Utara, Sumatera Utara. Pokok pembahasan dari tugas akhir ini adalah potensi panas bumi daerah Sipoholon ditinjau dari aspek geologi, geofisika, dan geokimia. Selama pengerjaan tugas akhir ini penulis banyak dibantu oleh banyak pihak, baik itu dukungan nyata berupa data, bimbingan, fasilitas ataupun dukungan berupa moril dan rohani. Oleh karena itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Papa, Mama, Eka, Mira, dan Fatin atas semua dukungannya sehingga tugas akhir ini akhirnya dapat terselesaikan. 2. Bapak Dr. Ir. Prihadi Soemintadiredja selaku pembimbing tugas akhir atas bimbingan, kritikan, kesabaran, dan selalu memberi jalan keluar selama proses pengerjaan tugas akhir ini. 3. Seluruh staff dosen Program Studi Teknik Geologi, atas semua ilmu dan pengalaman yang telah diberikan kepada penulis. 4. Bapak Ir. Kasbani, M.Sc.,Bapak Ir. Arif Rachman Hasan, dan Bapak Dedi Kusnadi atas bimbingan dan bantuan data sehingga memungkinkan penulis untuk melakukan dan menyelesaikan penelitian ini. 5. M.Rifki Akbar partner dalam penelitian ini. 6. Rico Nouel, Freddy Hutapea, Indah Edria Amorita, dan Daud Yusuf atas diskusi dan pinjaman buku-bukunya selama proses penelitian ini. 7. Ichsan, Dicky, mas Hendro serta seluruh staff LVG yang telah membantu penulis dalam pengolahan data dalam tugas akhir ini. 8. Semua teman-teman Teknik Geologi ITB 2004 atas semua dukungan, saran, dan semua kenangan dan pengalaman yang tidak terlupakan semasa penulis kuliah di ITB. iii
9. Teman-teman di Himpunan Mahasiswa Teknik Geologi GEA ITB atas semua dukungan dan membantu penulis selama kuliah di ITB. 10. Teman-teman di kosan CBD2 (Tito, Tomo, Fajril, Ando, Yupea, Rudy, dan Dave) yang selalu memberikan semangat, dukungan, dan diskusi. Bandung, Januari 2009 Arrie Kurniawan iv
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN i SARI ii KATA PENGANTAR iii DAFTAR ISI v BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Maksud dan Tujuan 1 1.3 Metode dan Tahapan Penelitian 1 BAB II TEORI DASAR 2.1 Metode Geologi 4 2.2 Metode Geofisika 6 2.2.1 Metode Gravitasi 6 2.2.2 Metode Geolistrik 10 2.3 Metode Geokimia 13 BAB III TATANAN GEOLOGI 3.1 Geologi Regional 15 3.1.1 Fisiografi 17 3.1.2 Kerangka Tektonik 18 3.1.3 Stratigrafi Regional 21 3.1.4 Struktur Regional 22 3.2 Geologi Daerah Penelitian 22 3.2.1 Stratigrafi Daerah Penelitian 23 3.2.2 Struktur Geologi Daerah Penelitian 26 BAB IV PENGOLAHAN DAN INTERPRETASI DATA GEOFISIKA 4.1 Gravitasi 30 4.1.1 Interpretasi Anomali Bouguer Lengkap 31 4.1.2 Interpretasi Anomali Regional 33 4.1.3 Interpretasi Anomali Sisa (Residual) 35 v
4.1.4 Pemodelan 2D penampang gravitasi 38 4.2 Resistivitas 43 BAB V PENGOLAHAN DAN INTERPRETASI DATA GEOKIMIA 57 5.1 Tipe Fluida Reservoar 58 5.2 Temperatur Reservoar 60 BAB VI KESIMPULAN 62 DAFTAR PUSTAKA 63 vi
DAFTAR GAMBAR BAB I PENDAHULUAN Gambar 1.1 Diagram alir penelitian 3 BAB II TEORI DASAR Gambar 2.1 Ambiguitas 10 Gambar 2.2 Bentuk konfigurasi Sclumberger 11 Gambar 2.3 diagram plot segitiga Cl-SO4-HCO3 14 BAB III TATANAN GEOLOGI Gambar 3.1 Lokasi daerah penelitian 15 Gambar 3.2 Zona Fisiografi Sumatera Utara 17 Gambar 3.3 Kerangka Tektonik 18 Gambar 3.4 Sketsa Evolusi Tektonik 19 Gambar 3.5 Skema Kerangka Tektonik 20 Gambar 3.6. Peta geologi daerah Sipoholon 29 BAB IV PENGOLAHAN DAN INTERPRETASI DATA GEOFISIKA Gambar 4.1 Peta Anomali Bouguer 32 Gambar 4.2 Peta Anomali Regional 34 Gambar 4.3 Peta anomali Sisa 36 Gambar 4.4 Peta anomali residual dan penyebaran zona potensi sumber panas 37 Gambar 4.5 Profil anomali gravitasi pada lintasan A-B-C lapangan panas bumi Sipoholon 39 Gambar 4.6 Model gravitasi pada lintasan A-B-C lapangan panas bumi Sipoholon 39 Gambar 4.7 Model geologi pada lapangan panas bumi lintasan A-B-C 40 Gambar 4.8 Peta lokasi pengukuran resistivitas lapangan Sipoholon 45 Gambar. 4.9 Pemetaan resistivitas (mapping) AB/2=500m 46 Gambar. 4.10 Pemetaan resistivitas (mapping) AB/2=750m 47 Gambar. 4.11 Pemetaan resistivitas (mapping) AB/2=1000m 48 Gambar 4.12 Potensi batuan penutup berdasarkan metode pemetaan resistivitas 50 Gambar 4.13 Penampang resistivitas line B3000, B4000, dan B4500 51 Gambar 4.14 Penampang resistivitas line C2000, C3000, dan C4050 52 vii
Gambar 4.15 Penampang resistivitas line D2000, D3000, dan D4800 53 Gambar 4.16 Peta potensi panas bumi daerah Sipoholon 55 Gambar 4.17 Model konseptual sistem panas bumi daerah Sipoholon 56 BAB V PENGOLAHAN DAN INTERPRETASI DATA GEOKIMIA Gambar. 5.1 Lokasi mata air panas dan mata air dingin lapangan Sipoholon 58 Gambar 5.2 Ternary Diagram Cl-SO 4 -HCO 3 59 Gambar 5.3 Segitiga Na-K-Mg 60 BAB VI KESIMPULAN viii
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Berat jenis sampel batuan daerah panas bumi Sipoholon 38 Tabel 5.1 Temperatur pada masing-masing mata air panas dengan menggunakan 5metode perhitungan geotermometer 61 ix
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Data pengukuran mapping Lampiran 2. Data pengukuran sounding Lampiran 3. Data Koordinat pengukuran resistivitas daerah panas bumi Sipoholon Lampiran 4. Data manifestasi permukaan Lampiran 5. Data analisis geokimia daerah Ria-ria, Sipoholon, Sumatera Utara Lampiran 6. Tabel ion air panas Lampiran 7. Data kation air panas Lampiran 8. Data keseimbangan ion Lampiran 9. Perhitungan Cl-SO 4 -HCO 3 daerah panas bumi Sipoholon, Sumatera Utara Lampiran 10. Perhitungan Mg-Na-K daerah panas bumi Sipoholon, Sumatera Utara x