Survei Terpadu AMT dan Gaya Berat daerah panas bumi Kalawat Kabupaten Minahasa Utara, Provinsi Sulawesi Utara Oleh : Tony Rahadinata, dan Sri Widodo Kelompok Penyelidikan Bawah Permukaan Pusat Sumber Daya Geologi ABSTRAK Daerah panas bumi Kalawat berada di wilayah Kabupaten Minahasa Utara, Propinsi Sulawesi Utara. Keberadaan sistem panas bumi di daerah ini ditandai dengan manifestasi panas bumi dengan temperatur 85-91 0 C. Survei Terpadu merupakan kelanjutan dari survei pendahuluan panas bumi daerah Minahasa Utara - Bitung yang dilakukan pada tahun 2013. Hasil survei gaya berat memperlihatkan adanya sebaran densitas rendah di sekitar manifestasi air panas Kaleosan dan Sampiri yang diinterpretasikan sebagai zona lemah,dan mungkin bertindak sebagai reservoir dari sitem panas bumi Kalawat. Data gaya berat menunjukan adanya pola struktur radial di sekitar Gunung Kalabat dan struktur memanjang beararah baratlaut-tenggara. Hasil AMT memperlihatkan adanya sebaran tahanan jenis rendah (< 10 Ohmm) di bagian baratdaya area pengukuran, nilai tahananan jenis rendah ini merefleksikan endapan piroklastik Tondano, sedangkan nilai tahanan jenis rendah di sekitar manifestasi Kaleosan dan Sampiri diduga merupakan zona ubahan. Nilai tahanan jenis sedang (20-100 Ohmm) muncul di bawah nilai tahanan jenis rendah, yang menggambarkan keberadaan reservoir mulai pada kedalaman 1000 meter. Hasil analisis terpadu menggambarkan bahwa caprock dan reservoir sistem panas bumi Kalawat diduga berada pada litologi Endapan piroklastik Tondano Area keprospekan di daerah panas bumi Kalawat berdasarkan anomali geofisika berada disekitar kemunculan mata air panas Kaleosan dan Sampiri dengan luas 25 km 2. Kata Kunci: Gaya Berat, AMT, Prospek panas bumi, Kalawat. 1. PENDAHULUAN Daerah panas bumi Kalawat di Kabupaten Minahasa Utara, Provinsi Sulawesi Utara (Gambar 1). Keberadaan sistem panas bumi di daerah ini ditandai dengan manifestasi panas bumi dengan temperatur 85-91 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 Dede iim dkk pada tahun 2013. Satuan batuan yang menyusun daerah ini (Gambar 2) terdiri dari batuan yaitu Tuff gelas, tuff lapil, dan Aliran Piroklastik. Satuan tuf gelas tersebar di bagian tengah daerah panas bumi Kaleosan, menyebar memanjang arah baratlaut-tenggara, sedangkan Satuan tuf lapili tersebar di bagian baratdaya daerah panas bumi Kaleosan, menutupi sebagian besar lereng bagian timur Kaldera Tondano. Satuan aliran piroklastik tersebar di bagian timurlaut daerah panas bumi Kaleosan, berbatasan langsung dengan satuan tuf gelas, dipisahkan oleh aliran Sungai Tanggari yang memanjang baratlaut-tenggara. Satuan ini diperkirakan merupakan produk dari erupsi Gunung Klabat. Struktur geologi yang berkembang di daerah penyelidikan secara umum sangat dipengaruhi oleh kegiatan subduksi di bagian utara Sulawesi Utara yang menunjam ke arah selatan dan kegiatan subduksi di bagian tenggara Sulawesi Utara yang menunjam ke arah barat laut
dengan arah tegasan utama berarah baratlaut-tenggara. 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 201 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 2,4 gr/cm 3 sehingga diperoleh nilai anomali 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 kerucut vulkanik di sekitar Gunung Kalabat. Pola arah liniasi ini sangat dipengaruhi oleh keberadaan Gunung Api Kalabat di daerah penyelidikan. Pola umum sebaran anomali Bouguer memiliki tren nilai yang tinggi di bagian utara kemudian merendah ke arah selatan yang mengindikasikan blok batuan yang menyusun bagian utara daerah penelitian memiliki nilai densitas yang relatif lebih besar di bagian selatan. Anomali tinggi yang tersebar di bagian selatan memiliki rentang nilai 168 s/d 180 mgal. Daerah yang memilki blok nilai tinggi ini ditempati permukaannya oleh satuan batuan vulkanik berupa lava berumur plistosen, sehingga memiliki nilai tinggi. Liniasi ke bagian tengah memiliki arah selaras struktur utama daerah penyelidikan dengan nilai yang merendah. Blok tengah ini tepat berada di Gunung Kalabat, dimana di puncak Gunung Kalabat memiliki nilai anomali tinggi > 180 mgal, yang diduga merupakan respon dari Lava Kalabat. Area selatan didominasi oleh nilai < 1650 mgal. Di area tersebut cenderung permukaannya ditempati oleh satuan endapan/aliran piroklastik. Anomali regional diasumsikan mendeskripsikan struktur batuan secara regional. Nilai dan liniasi anomali regional di daerah Kalawat ini memilki tren rendah di bagian tengah (Gunung Kalabat) dan semakin meninggi ke sekelilingnya dengan arah liniasi membentuk lingkaran mengelilingi lereng Gunung Kalabat. Selain
pola melingkar, terlihat juga adanya liniasi berarah baratlaut-tenggara di bagian selatan area pengukuran. Perubahan pola sebaran yang signifikan antara anomali Bouguer (sebelum dikoreksi) dengan sebaran anomali setelah (residual) adalah perubahan anomali rendah menjadi anomali sedang di sebagian besar area penyelidikan, terutama di sekitar tubuh guanung Kalabat, hal ini sesuai dengan litologi di daearh tersebut, dimana didominasi oleh satuan Lava yang memiliki densitas lebih tinggi. Liniasi anomali residual masih berarah umum melingkar membentuk kerucut vulkanik di sekitar Gunung Kalabat, dan liniasi berarah baratlaut-tenggara di bagian selatan. Struktur geologi yang terindikasi lain adalah liniasi berarah baratdaya-timurlaut di bagian selatan antara manifestasi Kaleosan dan manifestasi Sampiri yang diperkirakan sebagai struktur pengontrol kemunculan manifestasi panas bumi di Daerah Kalawat. Zona anomali sisa sedang muncul hampir diseluruh daerah penyelidikan dengan rentang nilai -4 mgal s/d 4 mgal, anomali sedang ini merupakan respon dari endapan/aliran piroklstik. Sedangkan zona anomali rendah <-5 mgal muncul di sekitar mata air panas Kaleosan dan Sampiri, anomali rendah ini diduga merupakan zona lemah yang memungkinkan bertindak sebagai reservoir dari sistem panas bumi Kalawat. Hasil model (Gambar 4) memperlihatkan adanya produk termuda Gunung Kalabat berupa lava yang muncul di puncak dengan densitas 2.75 gr/cm 3. Dibawahnya terdapat hasil lava Kalabat yang lebih tua dengan densitas 2.6 gr/cm 3 dibawahnya lagi terdapat lava Kalabat tua (2.5 gr/cm3) dan dibawahnya adalah endapan piroklastik Tondano dengan densitas 2.3 gr/cm3. Terdapat struktur geologi berupa sesar yang terpotong oleh profil pemodelan dan sesar ini berarah baratlaut-tenggara. B. AMT Pengukuran AMT di daerah panas bumi Kalawat dilakukan dengan jumlah titik sebanyak 61 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, 1000 dan 1500 meter dari permukaaan diperlihatkan pada Gambar 5. Nilai tahanan jenis lebih besar dari 1000 Ohmmeter umumnya menempati area timurlaut diperkirakan respon dari batuan vulkanik berupa lava yang merupakan produk Gunung Kalabat. Sedangkan area tengah sampai baratdaya ditempati nilai tahanan jenis lebih rendah dari 10 Ohmmeter diduga merupakan respon dari litologi lahar dan endapan piroklastik tua. Nilai tahanan jenis rendah (<10 Ohmm) disekitar kemunculan manifestasi air panas Kaleosan dan Sampiri diduga berhubungan erat dengan aktivitas hidrotermal, hal ini ditunjukan dengan ditemukannya area ubahan yang cukup luas di permukaan. Mulai kedalaman 1000 meter muncul nilai tahanan jenis 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. 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 3 dan 5. Lintasan 3 dan 5 masing masing melewati 10 titik pengukuran AMT serta berada disekitar mata air panas Kaleosan dan Sampiri. Hasil pemodelan kedua lintasan ini diperlihatkan pada gambar 6. Hampir sama dengan lintasan sebelumnya, hasil pemodelan kedua lintasan ini secara umum memperlihatkan zona nilai tahanan jenis rendah (<10 Ohm) dibagian baratdaya sampai tengah dan nilai tahanan jenis tinggi( > 200 Ohm) di bagian
timurlaut. Dimana diantara keduanya diduga ada struktur yang ditandai dengan adanya kontras nilai tahanan jenis. Kontras ini berkaitan erat dengan struktur yang berarah baratlaut-tenggara. Nilai tahanan jenis rendah pada kedua lintasan ini diduga berasosiasi dengan aktivitas hidrotermal, sehingga nilai tahanan jenis rendah yang memanjang dari tengah sampai baratdaya diinterpretasikan sebagai caprock dari sistem panas bumi daerah ini. Hal ini diperkuat dengan ditemukannya zona ubahan di permukaan. Pada kedalaman 1500 meter memperlihatkan adanya nilai tahanan jenis sedang dibawah nilai tahanan jenis rendah, nilai tahanan jenis sedang ini diduga merupakan respon dari reservoir. Nilai tahanan jenis tinggi (> 1000 ohmm) di bagian baratlaut diduga merupakan respon dari batuan vulkanik produk dari Gunung Kalabat. 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 subduksi di bagian utara Sulawesi Utara yang menunjam ke arah selatan dan kegiatan subduksi di bagian tenggara Sulawesi Utara yang menunjam ke arah barat laut dengan arah tegasan utama berarah baratlaut-tenggara. Pengaruh sesar ini menerus sampai ke permukaan karena terindikasi mulai dari anomali Bouguer dan regional yang diasumsikan representasi kedalaman dan terindikasi juga di anomali residual/sisa dan sebaran tahanan jenis (AMT) yang diasumsikan merefleksikan kedalaman yang dangkalnya (Gambar 7). Sebaran nilai anomali sisa dan sebaran tahanan jenis yang diperoleh menunjukkan litologi batuan yang menyusunnya. Anomali sisa dengan nilai relatif sedang yang tersebar di bagian baratdaya ke selatan ditunjukkan pula dengan nilai tahanan jenis rendah hasil AMT. Area tersebut secara geologi permukaan ditempati oleh endapan piroklastik Tondano. Geologi permukaan juga memetakan batuan vulkanik berupa lava di sekitar Gunung Kalabat. Litologi ini terdefinisikan oleh metode gaya berat dengan nilai anomali yang tinggi (>10 mgal), begitu juga hasil metode AMT yang memetakan area tersebut dengan nilai relatif tinggi >1000 Ohmmeter. Sedangkan anomali gaya berat rendah di sekitar manifestasi air panas Sampiri dan Kaleosan diduga merupakan zona lemah sebagai reservoir dari sistem panas bumi Kalawat, hal ini didukung oleh data AMT yang menunjukan adanya nilai tahanan jenis sedang dibawah nilai tahanan jenis rendah. 5. KESIMPULAN Hasil survei gaya berat memperlihatkan adanya sebaran densitas rendah di sekitar manifestasi air panas Kaleosan dan Sampiri yang diinterpretasikan sebagai zona lemah,dan mungkin bertindak sebagai reservoir dari sitem panas bumi Kalawat. Data gaya berat menunjukan adanya pola struktur radial di sekitar Gunung Kalabat dan struktur memanjang beararah baratlauttenggara. Hasil AMT memperlihatkan adanya sebaran tahanan jenis rendah di bagian baratdaya area pengukuran, nilai tahananan jenis rendah ini merefleksikan endapan piroklastik Tondano, sedangkan nilai tahanan jenis rendah di sekitar manifestasi Kaleosan dan Sampiri diduga merupakan zona ubahan. Nilai tahanan jenis sedang muncul di bawah nilai tahanan jenis rendah, yang menggambarkan keberadaan reservoir mulai pada kedalaman 1000 meter. Hasil analisis terpadu menggambarkan bahwa caprock dan reservoir sistem panas bumi Kalawat diduga berada pada litologi Endapan piroklastik Tondano. Area keprospekan di daerah panas bumi Kalawat berdasarkan anomali geofisika berada disekitar kemunculan
mata air panas Kaleosan dan Sampiri dengan luas 25 km 2 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 Kalawat. DAFTAR PUSTAKA Effendi, dkk. 1997. Peta Geologi Lembar Manado, Sulawesi. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Bandung. Fournier, R.O., 1981. Application of Water Geochemistry Geothermal Exploration and Reservoir Engineering, Geothermal System: Principles and Case Histories. John Willey & Sons. New York. Giggenbach, W.F., 1988. Geothermal Solute Equilibria Deviation of Na-K-Mg- Ca Geo- Indicators. Geochemica Acta 52. pp. 2749 2765. Lawless, J., 1995. Guidebook: An Introduction to Geothermal System. Short course. Unocal Ltd. Jakarta. Mahon K., Ellis, A.J., 1977. Chemistry and Geothermal System. Academic Press Inc. Orlando. Simandjuntak, 1992. An Outline of Tectonics of the Indonesian Region. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Bandung. Tim Survei pendahulan. 2013. Survei Pendahuluan geologi dan geokimia panas bumi Kabupaten minahasa utara dan kota bitung,provinsi sulawesi utara. Pusat Sumber Daya Geologi Van Leeuwen, T.M., 1994. 25 Years of Mineral Exploration and Discovery in Indonesia. Journal of Geochemical Exploration. Villeneuve, 2001. Geology of The Central Sulawesi Belt (Eastern Indonesia): Constrain of Geodynamic Models. International Journal Earth Science. Springer-Verlag. Wohletz, K. and Heiken, G., 1992. Volcanology and Geothermal Energy. University of California Press, Berkeley www.disbudparsulut.com www.dephut.go.id www.minahasa.go.id Sumber: www.minahasa.go.id Gambar 1 Peta Lokasi daerah Kalawat.
Gambar 2. Peta geologi tinjau daerah Kaleosan Gambar 3. Peta anomali gaya berat Bouguer, regional dan sisa daerah Kalawat
Gambar 4. Pemodelan gaya berat daerah panas bumi Kalawat Gambar 5. Sebaran tahanan jenis per kedalaman daerah panas bumi Kalawat
Gambar 6. Penampang tahanan jenis lintasan 3 dan lintasan 5
Gambar 7. Anomali gaya berat sisa dan sebaran tahanan jenis kedalaman 1000 m