KIMIA AIR TANAH DI CEKUNGAN AIR TANAH MAGELANGTEMANGGUNG BAGIAN BARAT, KABUPATEN TEMANGGUNG DAN MAGELANG, PROVINSI JAWA TENGAH Syera Afita Ratna *, Doni Prakasa Eka Putra, I Wayan Warmada Penulis Departemen Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Jl.Grafika No.2 Kampus UGM, Yogyakarta 55281 Indonesia Telp. (0274) 513668 Fax (0274) 546039 *corresponding author: syera_afita@yahoo.com ABSTRAK Cekungan Air Tanah (CAT) Magelang Temanggung meliputi beberapa wilayah administrasi di Kabupaten Temanggung, Kabupaten dan Kota Magelang. Penelitian kandungan kimia air tanah pada CAT MagelangTemanggung menjadi objek penelitian yang menarik karena daerah tangkapan airnya bersumber dari Gunungapi Sindoro dan Sumbing pada bagian barat sedangkan bagian timur bersumber dari Gunungapi Merapi dan Merbabu yang masingmasing dapat memberikan kontribusi terhadap kandungan kimia air tanah pada CAT MagelangTemanggung karena pengaruh variasi litologinya. Untuk membuktikan keterkaitan kimia air tanah dengan litologi daerah penelitian,dilakukan observasi geologi dan hidrogeologi serta pengambilan sampel batuan dan air tanah pada beberapa mata air dan sumur gali. Hasil pengujian sampel kandungan kimia air tanah menunjukkan bahwa tipe kimia air tanah yang berkembang di daerah penelitian terdiri dari 3 tipe air tanah, yaitu: (1) Ca 2+ Na + HCO 3, (2) Ca 2+ Mg 2+ HCO 3, dan (3) Ca 2+ Cl. Berdasarkan data petrografi dan XRF (XRay Flourescence) menunjukkan bahwa litologi daerah penelitian yang berupa batuan vulkanik andesit sangat berpengaruh terhadap kandungan kation dominan berupa Ca 2+, Mg 2+ dan Na + dibandingkan jenis batuan vulkanik basal. Hal ini menunjukkan bahwa pada umumnya akuifer di daerah penelitian dikontrol oleh batuan vulkanik andesit. Dominasi anion berupa HCO 3, menunjukkan dominasi sistem air tanah bebas yang berinteraksi dengan permukaan, sedangkan air tanah yang mengandung ion klorida dominan diperkirakan berasal dari akuifer yang lebih dalam di Formasi Penyatan yang mengandung sedimen laut karbonat sehingga kemungkinan kaya akan unsur Cl dibanding dengan batuan vulkanik. I. PENDAHULUAN Latar Belakang Penelitian Cekungan Air Tanah MagelangTemanggung meliputi beberapa wilayah administrasi di Kabupaten Temanggung, Kabupaten dan Kota Magelang. Secara morfologi CAT ini dikelilingi oleh rangkaian pegunungan dan gunung di sekitarnya, bagian barat terdapat Gunung Sumbing & Gunung Sindoro, bagian timur terdapat Gunung Merbabu & Gunung Merapi (Setiadi 2004). Lokasi penelitian merupakan bagian barat dari CAT Magelang Temanggung yang dibatasi oleh Sungai Progo pada bagian timur (Gambar 1). Berdasarkan peta geologi lembar MagelangSemarang dengan skala 1:100.000 (Thaden, dkk. 1975) lokasi penelitian dominan tersusun oleh batuan vulkanik kuarter terdiri dari lava andesit, 322 breksi piroklastik, lahar hingga batupasir vulkanik/tufan dan sebagian kecil oleh campuran batuan vulkanik dan batuan sedimen laut. Dari segi keilmuan, umumnya diketahui bahwa batuan vulkanik mempunyai kualitas air tanah yang baik (Suharyadi, 1984) namun pembahasan mengenai geokimia air tanah secara regional di CAT MagelangTemanggung bagian barat belum pernah dilakukan. Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan informasi detail mengenai komposisi kimia air tanah di wilayah cekungan air tanah Magelang Temanggung sehingga dapat menentukan tipe air tanah dan hubungannya dengan litologi di daerah penelitian. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini yaitu:
II. 1. Menentukan tipe air tanah berdasarkan kandungan ion dalam air tanah di daerah penelitian. 2. Menentukan hubungan antara litologi dengan tipe air tanah di daerah penelitian. KONDISI GEOLOGI REGIONAL Berdasarkan klasifikasi fisiografi di Jawa Tengah oleh Van Bemmelen (1949) daerah penelitian ini merupakan bagian dari Zona Gunungapi Kuarter. Secara hidrogeologi, terjadi aliran air tanah secara radial dari arah puncak menuju bagian dataran kaki gunungapi, sehingga produktivitas akuifer pada mandala air tanah kerucut gunungapi akan semakin meninggi ke arah dataran kaki gunung api (Direktorat Geologi Tata Lingkungan, 2005). Berdasarkan peta geologi lembar Magelang Semarang (Thaden dkk., 1975) dan lembar Yogyakarta (Rahardjo, dkk., 1995) daerah penelitian didominasi dengan endapan dan batuan vulkanik yang berumur kuarter dan pada bagain utara sedikit tersusun oleh campuran batuan sedimen dan batuan vulkanik Formasi Penyatan (Gambar 2). Berdasarkan sifat fisik dari batuan penyusun di wilayah CAT MagelangTemanggung, wilayah penelitian dapat dibedakan menjadi 5 satuan hidrogeologi (Effendi, 1984), yaitu sistem akuifer dengan produktivitas tinggi, produktivitas akuifer sedang, setempat akuifer produktif, produktivitas akuifer kecil dan daerah air tanah langka (Gambar 3). III. SAMPEL DAN METODE PENELITIAN Metode penelitian meliputi observasi keadaan geologi dan hidrogeologi kemudian analisis kimia air tanah dengan metode diagram Piper, diagram fingerprint dan diagram stiff. Analisis batuan menggunakan petrografi dan XRF (Xray Fluorescence). Tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 4. Observasi geologi difokuskan pada pengamatan litologi berupa deskripsi dan PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE8 323 IV. penentuan jenis batuan di lapangan dan pengambilan sampel batuan untuk diamati di laboratorium. Sampel batuan yang digunakan untuk pengamatan petrografi sejumlah 15, hasil pengamatan menujukkan bahwa batuan yang dijumpai di lokasi keluarnya air tanah adalah batuan vulkanik andesit dan basal. Andesit dijumpai pada MA 1, MA 8,MA 1014, SG 7, SG 1314 dengan kandungan mineral dominan berupa plagioklas, piroksen, mineral opak, dan mineral lempung pada batuan yang telah lapuk (Gambar 5). Basal dijumpai pada SG 17 yang mengandung mineral berupa piroksen, plagioklas, olivin dan mineral opak (Gambar 6). Tiga sampel batuan lapuk diteliti menggunakan metode XRF (Tabel 1). Observasi kondisi hidrogeologi meliputi pengukuran kedalaman muka air tanah pada sumursumur penduduk dengan datum muka air laut dan pengambilan sampel air tanah, dilanjutkan analisis sampel air di laboratorium. Pemeriksaan 36 sampel air tanah dilakukan di laboratorium BBTKLPP (Balai Besar Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit) Yogyakarta. Parameter kimia air yang diperiksa pada laboratorium ini sebanyak 7 parameter yaitu natrium (Na + ), kalsium (Ca 2+ ), magnesium (Mg + ), kalium (K + ), klorida (Cl ), sulfat (SO 2 4 ), dan bikarbonat (HC0 3 ), hasil uji kimia air tanah dapat dilihat pada Tabel 2. HASIL Tipe Kimia Air Tanah Berdasarkan data dari sampel mata air dan sumur gali daerah penelitian terdiri dari 3 tipe air tanah (Gambar 7), yaitu: 1. Tipe KalsiumMagnesiumBikarbonat (Ca 2+ Mg + HCO 3 ) yang terdiri dari MA 1MA 7, MA 9 MA 17, SG 1 SG 3, SG 7,SG 8, SG 10, SG 12 SG 19. 2. Tipe KalsiumNatriumBikarbonat (Ca 2+ Na HCO 3 ) yang terdiri dari MA 8, SG 4, SG 5, SG 6, SG 11, dan SG 17.
3. Tipe KalsiumKlorida (Ca 2+ Cl ), hanya di SG 9. Analisis diagram fingerprint Berdasarkan hasil analisis diagram fingerprint terhadap 36 data, dengan menggabungkan pola kation dan anion yang relatif sama dan didasarkan pada kandungan ion klorida yang bersifat konservatif maka diinterpretasikan bahwa pada daerah penelitian terdapat 3 sistem akuifer yang berkembang di daerah penelitian (Gambar 8), berikut ini interpretasi sistem akuifer pada daerah penelitian yaitu: a. Sistem akuifer I, yang mempunyai kandungan HCO 3 >SO 4 2 >Cl b. Sistem akuifer II, yang mempunyai kandungan HCO 3 > Cl SO 4 2 c. Sistem akuifer III, yang mempunyai kandungan Cl >HCO 3 >SO 4 2 Kimia air tanah dan litologi Pada pengeplotan data kimia batuan dan kimia air tanah berupa perbandingan ion Na + dan Mg 2+ (Gambar 9), perbandingan ion K + dan Mg 2+ (Gambar 10) dan perbandingan ion Ca 2+ dan Mg 2+ (Gambar 11) pada grafik logaritmik secara umum cenderung membentuk pola kelurusan, sehingga diinterpertasikan bahwa kandungan kimia batuan yang menyusun daerah penelitian mempengaruhi kandungan kimia air tanah. Litologi pada daerah penelitian bersumber dari hasil proses vulkanisme Gunung Sindoro dan Gunung Sumbing pada bagian barat sedangkan pada bagian timur bersumber hasil proses vulkanisme Gunung Merapi dan Gunung Merbabu, selain itu terdapat endapan aluvium yang mempunyai litologi yang berasal dari berbagai sumber. Berdasarkan hasil pengeplotan diagram Stiff pada peta geologi daerah penelitian menunjukkan bahwa pada lokasi pengamatan dengan litologi yang mempunyai sumber yang berbeda akan mempunyai pola diagram Stiff yang berbeda (Gambar 12). Pada lokasi pengamatan air tanah yang dipengaruhi oleh 324 dengan litologi berupa endapan aluvium mengandung ion yang lebih dominan berupa HCO 2 3, Na + + K + dan Ca 2+, air tanah yang dipengaruhi oleh litologi yang bersumber dari Gunung Merapi akan menunjukkan kandungan ion Mg 2+ yang lebih tinggi dibandingkan yang lainnya, air tanah yang dipengaruhi oleh litologi yang bersumber dari Gunung Merbabu akan menunjukkan kandungan ion Mg 2+ yang lebih rendah dibandingkan yang lain, ion Na + + K +, Ca 2+ 2, SO 4 yang lebih tinggi dibandingkan yang lainnya, air tanah yang dipengaruhi oleh litologi yang bersumber dari Gunung Sindoro 2 akan menunjukkan kandungan ion HCO 3 yang lebih tinggi dibandingkan yang lainnya dan juga mempunyai kandungan ion Na + + K +, Ca 2+, Mg 2+ 2 dan SO 4 yang tinggi, air tanah yang dipengaruhi oleh litologi yang bersumber dari Gunung Sumbing akan menunjukkan kandungan ion baik anion dan kation yang lebih rendah dibandingkan dengan yang lain, sedangkan air tanah yang dipengaruhi oleh litologi yang bersumber dari Formasi Penyatan akan menunjukkan kandungan ion baik Cl yang lebih tinggi dibandingan dengan yang lainnya (Tabel 3). V. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan di atas, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Berdasarkan data mata air dan sumur gali di daerah penelitian terdiri dari 3 tipe air tanah yaitu: a. Tipe KalisumMagnesiumBikarbonat (Ca 2+ Mg + HCO 3 ) b. Tipe KalsiumNatriumBikarbonat (Ca 2+ Na + HCO 3 ) c. Tipe KalsiumKlorida (Ca 2+ Cl ) dan berdasarkan diagram fingerprint, sistem akuifer pada daerah penelitian dibagi menjadi 3 sistem akuifer yang berbeda yaitu: a) Sistem akuifer I, yang mempunyai kandungan HCO 3 >SO 4 2 >Cl
b) Sistem akuifer II, yang mempunyai kandungan HCO 3 > Cl SO 4 2 c) Sistem akuifer III, yang mempunyai kandungan Cl >HCO 3 >SO 4 2 Ketiga sistem akuifer tersebut mengalami percampuran. 2. Litologi penyusun akuifer di daerah penelitian akan berpengaruh pada kandungan kimia air tanahnya, tipe air tanah kalisummagnesiumbikarbonat (Ca 2+ Mg + HCO 3 ) dan tipe kalsiumnatriumbikarbonat (Ca 2+ Na + HCO 3 ) dijumpai pada akuifer berupa batuan vulkanik sedangkan tipe air tanah kalsiumklorida (Ca 2+ Cl ) berasal dari akuifer di Formasi Penyatan yang berupa campuran batuan vulkanik dan batuan sedimen laut. DAFTAR PUSTAKA Direktorat Geologi Tata Lingkungan, 1985, Peta Hidrogeologi Indonesia Lembar VI (Pekalongan), VII (Semarang), IX (Yogyakarta), Direktorat Geologi Tata Lingkungan, Bandung. Effendi, H., 2003, Telaah Kualitas Air, Kanisius, Yogyakarta. Fetter,C. W., 2001, Applied Hydrogeology Fourth Edition, PranticeHall, Inc., New Jersey. Rahardjo, W., Sukandarrumidi, Rosidi, H.M.D, 1995, Peta Geologi Lembar Yogyakarta, D.I.Yogyakarta, Direktorat Geologi, Bandung. Setiadi, H., 2004, Peta Cekungan Airtanag Provinsi Jawa Tengah dan Daerah Istimewa Yogyakarta, Direktorat Geologi Tata Lingkungan, Bandung. Suharyadi, 1984, Diktat Kuliah Geohidrologi, Jurusan Teknik Geologi FTUGM, Yogyakarta. Setiawan, T., 2011, Delineasi Kelurusan Morfologi Sebagai Dasar Untuk Menentukan Zona Potensi Resapan Air Kars Di Daerah Luwuk, Sulawesi Tenggara, Badan Geologi, Bandung. Setiawan, T., Brahmantyo, B., Irawan D. E., 2008, Analisis Kelurusan Morfologi Untuk Interpretasi Sistem Hidrologi Kars Cijulang, Kabupaten Ciamis, Provinsi Jawa Barat, Badan Geologi, Bandung. Thaden, R. E., Sumadirdja, H., dan Richards, Paul W., 1975, Peta Geologi Lembar Magelang Semarang, Jawa, Direktorat Geologi, Bandung. Van Bemmelen, R. W., 1949, The Geology of Indonesia, Vol IA, General Geology of Indonesia and Adjencent Archipelago, Goverment Printing Office, The Haque. TABEL Tabel 1. Data XRF kandungan kimia batuan (meq/l) Ion (meq/l) STA 1 (SG 13) STA 2 (MA 8) STA 3 (SG 17) K + 5063,9 7554,34 11123,98 Mg 2+ 14714,08 10372,22 422,13 Ca 2+ 54530,91 51958,02 3144,64 Na + 14392,03 10386 1928,83 Nama Batuan Andesit Andesit Basal 325
Tabel 2. Data kimia sampel air tanah daerah penelitian (meq/l) No. Tipe Piper STA Kation K + Ca 2+ Mg 2+ Na + SO 4 2 Anion Cl HCO 3 2 TDI RE (%) 1 MA1 0,1 0,97 0,75 1,26 0,08 0,48 2,2 5,54 0,30 2 MA2 0,13 1,21 1,29 1,39 0,06 0,17 1,5 5,43 36,22 3 MA3 0,15 1,15 1,66 1,7 0,23 0,16 3,95 8,6 0,86 4 MA4 0,1 0,79 0,6 1,09 0,13 0,17 2,06 4,68 0,77 5 MA5 0,1 0,79 0,38 1,04 0,02 0,13 1,98 4,2 1,42 6 MA6 0,15 1,11 0,91 1,61 0,13 0,13 3,2 6,85 0,58 7 MA7 0,36 1,11 1,53 2,22 0,15 0,23 1,6 6,71 41,28 8 MA9 0,08 1,06 1,09 1,09 0,02 0,06 1,9 5,03 21,47 9 Ca 2+ Mg + HCO 3 MA10 0,08 1,05 0,82 1,26 0,04 0,1 1,05 4,09 41,84 10 MA11 0,05 0,72 0,62 0,91 0,08 0,03 0,8 3 39,23 11 MA12 0,05 0,7 1,32 0,7 0,06 0,03 0,9 3,59 44,84 12 MA13 0,08 1,09 0,48 1,04 0,04 0,06 1,15 3,69 32,27 13 MA14 0,08 0,86 0,68 0,96 0,06 0,07 1 3,49 35,02 14 MA15 0,05 0,49 0,83 0,7 0,02 0,06 0,6 2,57 47,56 15 MA16 0,13 1,14 0,67 0,96 0,02 0,14 1,6 4,44 20,70 16 MA17 0,05 0,51 0,67 0,65 0,08 0,06 1,2 3,06 12,43 17 SG1 0,15 1,23 0,79 1,17 0,23 0,23 2,5 6,04 2,16 Tabel 2.Lanjutan 18 SG2 0,1 1,01 1,17 1,3 0,1 0,31 2,1 5,79 13,19 19 SG3 0,1 0,83 0,81 1,13 0,13 0,17 2,2 5,1 2,16 20 SG 7 0,05 0,34 0,44 0,39 0,02 0,08 0,5 1,75 30,62 21 SG 8 0,05 0,71 0,79 0,87 0,27 0,31 1,1 3,89 13,48 22 SG10 0,15 1,52 1,21 1,39 0,33 0,2 2,6 7,08 4,22 23 SG12 0,18 1,68 1,17 1,57 0,15 0,51 1,8 6,69 26,65 326
24 SG13 0,18 1,21 1,41 1,3 0,17 0,17 2,4 6,56 16,53 25 SG14 0,18 1,05 1,72 1,61 0,13 0,25 3,4 7,96 5,06 26 SG15 0,2 0,83 1,23 1,43 0,19 0,2 2 5,77 17,31 27 SG16 0,18 1,68 1,17 1,57 0,15 0,51 1,8 6,69 26,65 28 SG18 0,08 0,63 0,67 0,78 0,17 0,08 1,5 3,72 5,90 29 SG19 0,15 1,41 1,58 1,7 0,08 0,37 3 7,89 12,56 30 Ca 2+ Na + MA8 0,15 1 0,24 1,17 0,25 0,15 0,51 3,22 43,18 31 HCO 3 SG 4 0,31 1,23 0,68 2,09 0,1 0,4 1,15 5,5 39,74 32 SG 5 0,49 1,74 0,16 3,17 0,31 0,54 2,2 7,91 22,98 33 SG 6 0,92 1,78 1,43 7,61 1,46 0,99 4,2 16,66 20,25 34 SG11 0,41 0,91 0,83 2,7 0,15 0,28 4,2 8,88 4,22 35 SG17 0,26 0,5 0,46 1,39 0,1 0,22 0,5 3,15 47,45 36 Ca 2+ Cl SG 9 0,23 1,01 1,05 1,39 0,1 0,86 0,7 5,05 34,08 Tabel.3. Tipe air tanah Stiff dan batuan Sumber Formasi STA Mineralogi Diagram Stiff Aluvium Merapi Aluvium Breksi vulkanik MA 1 SG 1 MA 2 SG 2 SG 3 Petrografi: Andesit (MA 1) plagioklas, klionopiroksen, mineral opak, mineral lempung Tidak ada Ratarata ion Ratarata ion Mg 2+ 2 : 0,77, HCO 3 : 2,35 Ca 2+ : 1,1, SO 2 4 : 0,16 Na + + K + : 1,34, Cl : 0,35 Ratarata ion Mg 2+ 2 : 1,09, HCO 3 : 1,93 Ca 2+ : 0,26, SO 2 4 : 0,1 Na + + K + : 1,39, Cl : 0,22 Merbabu Breksi vulkanik SG 4 Tidak ada Ratarata ion Mg 2+ 2 : 0,42, HCO 3 : 1,68 327
SG 5 Ca 2+ : 1,48, SO 4 2 : 0,21 Na + + K + : 3,03, Cl : 0,47 Sindoro Endapan Gunung Sindoro Muda MA 3 MA 4 MA 5 MA 6 SG 8 SG 10 SG 12 SG 13 SG 14 SG 15 SG 6 SG 11 MA 15 Petrografi: Andesit (SG 13 dan SG 14), plagioklas, klionopiroksen, mineral opak. XRF : SG 13 : Ca 2+ : 54530,91 Mg 2+ :14714,08 Na + : 14714,08 K + : 5063,9 Tabel.3.Lanjutan Ratarata ion Mg 2+ 2 : 1,11, HCO 3 : 2,74 Ca 2+ : 1,13, SO 2 4 : 0,28 Na + + K + : 2,22, Cl : 1,13 Sumbing Endapan Gunung Sumbing Muda MA 7 MA 8 MA 9 MA10 MA 15 Petrografi: Andesit (MA 11), plagioklas, klionopiroksen, mineral lempung Andesit (MA 12 dan MA 14), plagioklas, klionopiroksen, mineral opak, mikrolit plagioklas, mineral lempung. Ratarata ion Mg 2+ : 0,85, HCO3 : 1,27, Ca 2+ : 0,93, SO4 2 : 0,09 Na + + K + : 1,26, Cl : 0,14 Sumbing Endapan Gunung Sumbing Muda Lahar dan andesit porfiri Batuan Gunungapi Kekep Batuan Gunungapi Condong MA 16 MA 17 SG 16 SG 18 SG 19 MA 11 MA 12 MA 13 Andesit (MA13) plagioklas, hornblenda, mineral opak, mineral lempung. Basal (SG 17) plagioklas, klionopiroksen, olivin, mineral opak, mineral lempung. XRF : MA 8 : Ca 2+ : 51958,02 Mg 2+ : 10372,22 Na + : 10386 328
Formasi penyatan Batuan Gunungapi Telomoyo Endapan Gunung Sumbing Tua Formasi penyatan MA 14 SG 17 SG 7 Petrografi : Andesit (SG 7) plagioklas, klionopiroksen, mineral opak, mineral lempung Ratarata ion Mg 2+ : 0,74, HCO 2 3 : 0,6 Ca 2+ 2 : 0,68, SO 4 : 0,06 Na + + K + : 1,03, Cl : 0,47 GAMBAR Gambar 1. Lokasi penelitian (Peta Pulau Jawa, Peta CAT Jawa Tengah, dan peta lokasi penelitian dengan modifikasi) 329
Gambar 2. Peta geologi daerah penelitian lembar MagelangSemarang (Thaden dkk., 1975) dan lembar Yogyakarta (Rahardjo, dkk., 1995) dengan modifikasi Gambar. 3. Peta Hidrogeologi Regional Jawa Tengah (Direktorat Geologi Tata Lingkungan, 1985 dengan modifikasi). 330
Gambar 4. Bagan tahapan penelitian a b Gambar 5. andesit pada nikol sejajar dan b. nikol bersilang x y Gambar 6. basal pada nikol sejajar dan y. nikol bersilang Gambar 7. Analisis Piper dari data mata air dan sumur gali pada daerah penelitian 331
Gambar 8. Hasil penyederhanan diagram fingerprint Gambar 9. Grafik ion Na + dan Mg 2+ Gambar 10. Grafik ion K 2+ dan Mg 2+ Gambar 11. Grafik ion Ca 2+ dan Mg 2+ 332
Gambar 12. Persebaran tipe air tanah Stiff pada peta geologi 333