Eksplorasi Panas Bumi
Eksplorasi Panas Bumi
MAKALAH EKSPLORASI PANASBUMI
ALTERASI BATUAN PANASBUMI GEOKIMIA PANASBUMI -
GEOTHERMOMETERDisusun untuk Memenuhi Tugas Terstruktur Mata Kuliah
Eksplorasi PanasbumiDosen Pengampu : Sukir Maryanto, Ph.D.
Oleh :Musthofa Nuh (115090700111010)Ika Wahyu
Utami(115090700111014)Puspitasari M(115090701111002)M. Rizky
Ridha(115090707111004)Yoel Marthen(115090701111009)Barqi Muhammad
Irsyad(115090707111008)
Jurusan FisikaFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
AlamUniversitas BrawijayaMalang2014KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Warrahmatullahi Wabarrokatuh.
Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang
telah memberikan rahmat serta hidayahnya sehingga Makalah
Eksplorasi Panasbumi mengenai Alterasi Batuan Panasbumi, Geokimia
Panasbumi, dan Geothermometer ini dapat Penulis selesaikan sesuai
dengan deadline yang telah ditentukan. Shalawat serta salam semoga
senantiasa tercurahkan kepada junjungan kita, Nabi Muhammad SAW,
sebaik-baik hamba Allah, pemimpin orang yang bertakwa, dan pemilik
kasih sayang di antara manusia. Shalawat dan salam semoga tercurah
pula pada segenap keluarganya, para sahabatnya, dan pengikut
setianya sampai akhir jaman.Makalah ini adalah makalah yang disusun
untuk memenuhi tugas mata kuliah Eksplorasi Panasbumi oleh
mahasiswa program studi Geofisika jurusan Fisika FMIPA Universitas
Brawijaya dengan dosen pengampu bapak Sukir Maryanto, Ph. D.
Didalamnya membahas tentang pengertian batuan alterasi, geokimia
panasbumi, serta metode geothermometry yang digunakan untuk
estimasi suhu reservoir panasbumi. Semoga dengan hadirnya makalah
ini dapat memberikan manfaat serta syafaat bagi siapapun yang
membacanya. Aamiin.
Malang, 10 Maret 2014Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
..............................................................................................2DAFTAR
ISI
.....................................................................................................................3DAFTAR
GAMBAR........................................................................................................4DAFTAR
TABEL
........................................................................................................5BAB
I PENDAHULUAN
..................................................................................................61.1
Latar Belakang
.................................................................................................61.2
Rumusan
Masalah.....................................................................................71.3
Tujuan
...............................................................................................................7BAB
II TINJAUAN PUSTAKA
...............................................................................82.1
Energi Panasbumi
.....................................................................................82.1.1
Sistem Panasbumi
.......................................................................82.1.2
Manifestasi Panasbumi
................................................................92.2
Alterasi Batuan Panasbumi
........................................................................112.2.1
Konsep Dasar Alterasi Batuan Panasbumi
......................................112.2.2 Pengendapan Alterasi
Hidrothermal ..............................................152.2.3
Jenis Batuan Alterasi
...................................................................172.2.4
Perubahan Fisik Batuan Reservoir Panasbumi karena Alterasi
.........212.3 Geokimia Panasbumi
................................................................................222.3.1
Dasar-dasar Kimia
......................................................................232.3.2
Teknik Analisa Kimia Batuan
......................................................252.3.3
Boiling Point Depth
....................................................................282.3.4
Fluida Panasbumi
.......................................................................282.4
Survey Geokimia Panasbumi
....................................................................312.5
Geothermometer
.............................................................................................342.5.1
Konsep Dasar
............................................................................342.5.2
Perilaku Kimia Beberapa zat
.......................................................362.5.3
Macam-macam Geothermometer
...................................................38BAB III
KESIMPULAN
................................................................................................42
DAFTAR PUSTAKA
.............................................................................................43DAFTAR
GAMBAR
Gambar 2.1Sistem Panas Bumi
..................................................................................9Gambar
2.2Manifestasi Panasbumi
............................................................................9Gambar
2.3Sistem vulkanik hydrothermal
..............................................................12Gambar
2.4Golongan Endapan Alterasi Hidrotermal
................................................16Gambar 2.5Endapan
Epitermal
..................................................................................16Gambar
2.6Potasik
.....................................................................................................18Gambar
2.7Porpilitik
..................................................................................................18Gambar
2.8Serisitik atau filik
....................................................................................19Gambar
2.9Argilik
.....................................................................................................19Gambar
2.10Argilik Lanjut
..........................................................................................20Gambar
2.11Greisen
....................................................................................................20Gambar
2.12Skarn
.....................................................................................................21Gambar
2.13 Alat XRF
................................................................................................26Gambar
2.14 Alat XRD
...............................................................................................27Gambar
2.15 Kurva Boiling Point Depth
....................................................................28Gambar
2.16 Aliran Fluida Panasbumi
.......................................................................29Gambar
2.17 Genesa Air Panasbumi
...........................................................................29Gambar
2.18 Rasio Cl, SO4, Dan HCO3 Menunjukkan Tipe Air Panas
......................31Gambar 2.19 Kegiatan Survei Geokimia
.....................................................................32
DAFTAR TABEL
Tabel 1.Tipe produk pengganti mineral primer karena Alterasi
Hydrothermal ......14Tabel 2.Perbedaan Tipe Endapan Epitermal
Sulfida Tinggi dan Sulfida Rendah ...17Tabel 3.Tabel Periodik
Elemen Kimia
....................................................................23Tabel
4.Kelimpahan Unsur Di Alam
.......................................................................
24Tabel 5. Kerak Oksida F.W. Clarke
.........................................................................25
BAB IPENDAHULUAN1.1 LATAR BELAKANGPemenuhan kebutuhan energi
nasional saat ini masih mengandalkan energi yang berasal dari
sumber daya energi fosil seperti bahan bakar minyak dan gas; dan
hanya sebagian kecil atau kurang dari 5 % berasal dari energi baru
dan terbarukan (EBT), termasuk panas bumi. Energi panas bumi ini
sebenarnya mempunyai banyak kelebihan antara lain bersifat ramah
lingkungan bila dibandingkan dengan jenis energi lainnya terutama
yang berasal dari hasil pembakaran bahan bakar fosil (fossil fuel),
emisi gas CO2 yang dihasilkan dari panas bumi jauh lebih kecil,
sehingga bila dikembangkan akan mengurangi bahaya efek rumah kaca
yang menyebabkan pemanasan global. Sumber energi panas bumi ini
juga cenderung tidak akan habis, karena proses pembentukannya yang
terus menerus selama kondisi lingkungannya (geologi dan hidrologi)
dapat terjaga keseimbangannya. Sistem panasbumi merupakan energi
yang tersimpan dalam bentuk air panas atau uap panas pada kondisi
geologi tertentu pada kedalaman beberapa kilometer di dalam kerak
bumi. Sistem panasbumi mencakup sistem hydrothermal yang merupakan
sistem tata-air, proses pemanasan dan kondisi sistem dimana air
yang terpanasi terkumpul. Perubahan komposisi mineralogi dari suatu
batuan karena aktivitas hydrothermal disebut dengan alterasi batuan
panasbumi. Sehingga terdapat perubahan mineralogi maupun komposisi
kimia karena batuan berinteraksi dengan fluida
hidrothermal.Geokimia adalah cabang ilmu geologi yang mempelajari
komposisi-komposisi kimia bagian dari bumi misalnya pada lithosfer
yang sebagian besar komposisi kimianya adalah silikat serta pada
daerah stalaktit dan stalagmit banyak ditemukan CaCO3. Metode
geokimia dalam eksplorasi panasbumi, dimaksudkan untuk mengetahui
jenis manifestasi, dan karakteristik senyawa kimia dalam
manifestasi dan distribusi anomali senyawa kimia tertentu secara
lateral yang diperkirakan berhubungan dengan temperatur, pH, dan
debit.Survei geokimia dilakukan untuk mendapatkan data dan
informasi fisis dan kimia dari tiga unsur utama yaitu air, gas, dan
tanah. Kegiatan ini terdiri atas studi literatur dan survey
lapangan. Survei lapangan meliputi kegiatan pengamatan pengukuran
dan pengambilan sampel terhadap air (panas dan dingin), gas, dan
tanah (termasuk udara tanah). Dengan adanya survey geokimia, dapat
diperkirakan suhu reservoar panasbumi dengan metode geothermotry
yang menggunakan alat geothermometer. Geothermometer didasarkan
pada variasi kandungan beberapa unsur dalam fluida panasbumi yang
hadir sebagai fungsi dari temperatur (solubilitas unsur sebagai
fungsi dari temperatur).
1.2 RUMUSAN MASALAHUraian mengenai rumusan masalah yang akan
dibahas pada Makalah Alterasi Batuan Panasbumi Geokimia Panasbumi
Geothermometer ini adalah sebagai berikut :1. Apa yang dimaksud
dengan energi panasbumi, sistem panasbumi, dan manifestasi dari
panasbumi?2. Apa yang dimaksud dengan alterasi batuan panasbumi?3.
Apa yang dimaksud dengan geokimia panasbumi dan apa saja yang
termasuk ke dalam cakupan bahasan geokimia panasbumi?4. Apakah yang
dimaksud dengan survey geokimia dan bagaimana saja tahapan-tahapan
di dalam melakukan survey geokimia?5. Apa yang dimaksud dengan
geothermometer dan apa saja macam-macam dari geothermometer
tersebut?
1.3 TUJUAN Tujuan pembuatan makalah mengenai Alterasi Batuan
Panasbumi Geokimia Panasbumi Geothermometer ini adalah untuk
mendapatkan informasi apapun mengenai energi panasbumi baik dari
pengertian, sistem maupun manifestasinya. Selain itu diharapkan
juga informasi mengenai geokimia panasbumi dan geothermometer yang
nantinya digunakan sebagai alat untuk estimasi suhu reservoar
geothermal dapat tersampaikan dengan baik.
BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1ENERGI PANASBUMIPanasbumi adalah sebuah
sumber energi panas yang terdapat dan terbentuk di dalam kerak
bumi. Panasbumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam
air panas, uap air dan batuan bersama mineral ikutan dan gas
lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam
suatu sistem panasbumi dan untuk pemanfaatannya diperlukan proses
penambangan. (Pasal 1 UU No.27 tahun 2003 tentang Panasbumi)
(Anonim, 2007).2.1.1Sistem PanasbumiSistem panasbumi merupakan
energi yang tersimpan dalam bentuk air panas atau uap panas pada
kondisi geologi tertentu pada kedalaman beberapa kilometer di dalam
kerak bumi. Sistem panasbumi meliputi panas dan fluida yang
memindahkan panas mengarah ke permukaan. Adanya konsentrasi energi
panas pada sistem panasbumi umumnya dicirikan oleh adanya anomali
panas yang dapat terekam di permukaan, yang ditandai dengan gradien
temperatur yang tinggi. Sistem panasbumi mencakup sistem
hydrothermal yang merupakan sistem tata air, proses pemanasan dan
kondisi sistem dimana air yang terpanasi terkumpul. Sehingga sistem
panasbumi mempunyai persyaratan seperti harus tersedia air, batuan
pemanas, batuan sarang dan batuan penutup. Air disini umumnya
berasal dari air hujan atau air meteorik. Batuan pemanas akan
berfungsi sebagai sumber pemanasan air, yang dapat berwujud tubuh
terobosan granit maupun bentuk-bentuk batolit lainnya. Panas yang
ditimbulkan oleh pergerakan sesar aktif kadang-kadang berfungsi
pula sebagai sumber panas, seperti sumber-sumber matair panas di
sepanjang jalur sesar aktif (Azwar, M., dkk, 1988).Batuan sarang
berfungsi sebagai penampung air yang telah terpanasi atau uap yang
telah terbentuk. Nilai kesarangan batuan cadangan ini ikut
menentukan jumlah cadangan air panas atau uap. Batuan penutup lebih
berfungsi sebagai penutup kumpulan airpanas atau uap sehingga tidak
merembes ke luar. Syarat dari batuan penutup ini adalah sifatnya
yang tidak mudah ditembus atau dilalui cairan atau uap. Umumnya
sumber panasbumi terdapat di daerah jalur gunungapi, maka sebagai
sumber panas adalah magma atau batuan yang telah mengalami radiasi
panas dari magma. Sedang batuan penutup dan batuan cadangan
biasanya dibentuk oleh batuan hasil letusan gunungapi seperti lava
dan piroklastik. Meskipun dibeberapa daerah panasbumi, tufa atau
labu halus yang terlempungkan atau lapisan air tanah dapat
berfungsi sebagai batuan penutup sistem panasbumi (Gambar 2.1)
(Azwar, M., dkk, 1988).
Gambar 2.1 Sistem Panas Bumi (Azwar, M., dkk, 1988).
2.1.2Manifestasi PanasbumiAdanya suatu sistem hidrothermal di
bawah permukaan sering kali ditunjukkan oleh adanya manifestasi
panasbumi di permukaan (geothermal surface manifestation), seperti
mata air panas, kubangan lumpur panas (mud pools), geyser dan
manifestasi panasbumi lainnya (Gambar 2.2), dimana beberapa
diantaranya, yaitu mata air panas, kolam air panas sering
dimanfaatkan oleh masyarakat setempat untuk mandi, berendam,
mencuci, masak dan yang lainnya. Manifestasi panasbumi di permukaan
diperkirakan terjadi karena adanya perambatan panas dari bawah
permukaan atau karena adanya rekahan-rekahan yang memungkinkan
fluida panasbumi (uap dan air panas) mengalir ke permukaan
(Saptadji, N. M., 2002).
Gambar 2.2 Manifestasi Panasbumi (Saptadji, N. M., 2002).Tanah
Panas (Warm Ground) yaitu adanya sumber daya panasbumi di bawah
permukaan dapat ditunjukkan antara lain dari adanya tanah yang
mempunyai temperatur lebih tinggi dari temperatur tanah
disekitarnya. Hal ini terjadi karena adanya perpindahan panas
secara konduksi dari batuan bawah permukaan ke batuan permukaan
(Saptadji, N. M., 2002).Tanah Beruap (Steaming Ground) merupakan
jenis manifestasi dimana uap panas (steam) keluar dari permukaan
tanah. Uap tersebut berasal dari suatu lapisan tipis dekat
permukaan yang mengandung air panas yang mempunyai temperatur sama
atau lebih besar dari titik didihnya. Jika gradien temperatur lebih
besar dari 300C/m, maka steaming ground sangat berbahaya bagi
makhluk hidup karena temperatur yang sangat tinggi menyebabkan
tumbuh-tumbuhan tidak dapat hidup (Saptadji, N. M., 2002).Kolam air
panas merupakan salah satu petunjuk adanya sumber daya panasbumi di
bawah permukaan. Kolam air panas ini terbentuk karena adanya aliran
air panas dari bawah permukaan melalui rekahan-rekahan batuan. Pada
permukaan air terjadi penguapan yang disebabkan karena adanya
perpindahan panas dari permukaan air ke atmosfir. Panas yang hilang
ke atmosfir sebanding dengan luas area kolam, temperatur pada
permukaaan dan kecepatan angin (Saptadji, N. M., 2002).Kolam lumpur
panas (Mud Pool), kenampakannya sedikit mengandung uap dan gas CO2,
tidak terkondensasi, umumnya fluida berasal dari kondensasi uap.
Penambahan cairan lumpur menyebabkan gas CO2 keluar. Mud vulkano
adalah tipe dari kolam lumpur panas, dimana gas keluar dari satu
celah dengan temperatur lebih kecil dari titik didih (Santoso, D.,
2002). Lumpur terdapat dalam keadaan cair karena kondensasi uap
panas. Sedangkan letupan-letupan yang terjadi adalah karena
pancaran CO2 (Saptadji, N. M., 2002). Air Panas (Hot Springs)
merupakan salah satu petunjuk adanya sumber daya panasbumi di bawah
permukaan. Mata air panas ini terbentuk karena adanya aliran air
panas dari bawah permukaan melalui rekahan-rekahan batuan
(Saptadji, N. M., 2002). Temperatur 500 C disebut warm springs.
Temperatur > 500 C disebut hot springs. Hot springs biasanya
agak asam, bila netral umumnya berasosiasi dengan sistem air panas
jenuh dengan silika dan menghasilkan endapan sinter. Endapan teras
travetin biasanya berhubungan dengan karbonat yang terkandung dalam
fluida tersebut (Santoso, D.,2002). Fumarol adalah lubang kecil
yang memancarkan uap panas kering (dry steam) atau uap panas yang
mengandung butirran-butiran air (wet steam). Apabila uap tersebut
mengandung gas H2S maka manifestasi permukaan tersebut disebut
solfatar. Fumarol yang memancarkan uap dengan kecepatan tinggi
dapat juga dijumpai di daerah tempat terdapatnya sistem dominsai
uap. Uap tersebut mengandung SO2 yang hanya stabil pada temperatur
yang sangat tinggi (> 5000C). Fumarol yang memancarkan uap
dengan kandungan asam boric tinggi umumnya disebut soffioni
(Saptadji, N. M., 2002). Geyser merupakan mata air panas yang
menyembur ke udara secara intermittent (pada selang waktu tidak
tentu) dengan ketinggian air sangat beraneka ragam, yaitu dari
kurang dari satu meter hingga ratusan meter. Selang waktu
penyemburan air (erupsi) juga beraneka ragam, yaitu dari beberapa
detik hingga beberapa hari. Lamanya air menyembur ke permukaan juga
sangat beraneka ragam, yaitu dari beberapa detik hingga beberapa
jam. Geyser merupakan manifestasi permukaan dari sistem dominasi
air (Saptadji, N. M., 2002).Silika sinter merupakan endapan silika
di permukaan yang berwarna kuning keperakan. Umumnya dijumpai di
sekitar mataair panas dan lubang geyser yang menyemburkan air yang
bersifat netral. Apabila laju aliran air panas tidak terlalu besar
umumnya di sekitar mataair panas tersebut terbentuk teras-teras
silika yang berwarna keperakan (silica sinter terace atau sinter
platform). Silika sinter merupakan manifestasi permukaan dari
sistem panasbumi yang didominasi air (Saptadji, N. M., 2002).
2.2ALTERASI BATUAN PANASBUMI2.2.1Konsep Dasar Alterasi Batuan
PanasbumiLarutan hidrotermal adalah cairan bertemperatur tinggi
(100 500oC) sisa pendinginan magma yang mampu merubah mineral yang
telah ada sebelumnya dan membentuk mineral-mineral tertentu. Secara
umum cairan sisa kristalisasi magma tersebut bersifat silika yang
kaya alumina, alkali dan alkali tanah yang mengandung air dan
unsur-unsur volatil (Bateman, 1981). Larutan hidrotermal terbentuk
pada bagian akhir dari siklus pembekuan magma dan umumnya
terakumulasi pada litologi dengan permeabilitas tinggi atau pada
zona lemah. Interaksi antara larutan hidrotermal dengan batuan yang
dilaluinya (wall rocks) akan menyebabkan terubahnya mineral primer
menjadi mineral sekunder (alteration minerals) (Bateman,
1981).Proses hidrotermal pada kondisi tertentu akan menghasilkan
kumpulan mineral tertentu yang dikenal sebagai himpunan mineral
atau mineral assemblage (Gambar 2.3). Secara umum kehadiran
himpunan mineral tertentu dalam suatu ubahan batuan akan
mencerminkan tipe alterasi tertentu (Guilbert dan Park, 1986).
Gambar 2.3. Sistem vulkanik hydrothermal (Guilbert dan Park,
1986 )Fluida panas dapat bereaksi dengan batuan di sekitarnya
hingga merubah komposisi fluida maupun batuan tersebut. Reaksi
tersebut dapat digunakan untuk pengukuran sifat fisik maupun kimia
panas bumi. Faktor-faktor mempengaruhi terbentuknya mineral-mineral
pada lapangan panas bumi, antara lain : Temperatur Tekanan Jenis
batuan Permeabilitas Komposisi (kimia) fluida Jangka waktu
aktivitas panas bumi (Guilbert dan Park, 1986).Alterasi berasal
dari kata alter yang lebih mudah diterjemahkan sebagai ubah, jadi,
suatu mineral dikatakan sebagai mineral alterasi jika mineral
tersebut sudah berubah dari mineral aslinya. Perubahan ini terjadi
karena perubahan komposisi kimia dari mineral tersebut. Setiap
mineral tersusun atas satu atau beberapa unsur yang berikatan. Ada
ikatan yang sangat kuat, tetapi ada juga ikatan yang sangat lemah.
Alterasi hidrotermal merupakan proses yang komplek karena
melibatkan perubahan mineralogi, kimiawi dan tekstur yang
kesemuanya adalah hasil dari interaksi larutan hidrotermal dengan
batuan yang dilaluinya. Perubahan tersebut tergantung pada
karakteristik batuan samping, sifat larutan, kondisi tekanan dan
temperatur pada saat reaksi berlangsung, konsentrasi dan lama
aktivitas hidrotermal. Alterasi hidrotermal akan bergantung pada
beberapa faktor antara lain : Karakter batuan dinding Karakter
fluida ( eH, pH ) Kondisi tekanan dan temperatur pada saat reaksi
berlangsung Konsentrasi dan lama aktivitas hidrotermal (Corbett dan
Leach, 1996).Walaupun faktor-faktor di atas saling terkait, tetapi
temperatur dan kimia fluida kemungkinan merupakan faktor yang
paling berpengaruh pada proses ubahan hidrotermal. Ubahan
hidrotermal pada sistem epitermal tidak banyak bergantung pada
komposisi batuan dinding, akan tetapi lebih dikontrol oleh
kelulusan batuan, temperatur dan komposisi fluida, Laju alir fasa
cair dan fasa uap, Permeabilitas batuan, Konsentrasi CO2 dan H2S
dalam fluida mempunyai pengaruh yang penting pada tiap mineralogi
sekunder,dan asal usul terjadinya pemanasan. Menurut Hochstein
terdapat beberapa tipe alterasi secara hydrothermal, antara lain
:1. Alterasi Langsung (Pengendapan)Untuk dapat terbentuk secara
langsung, maka batuan reservoir panasbumi harus memiliki celah,
dimana dengan adanya celah ini fluida reservoir dapat mengalir.
Saluran ini antara lain berupa joint, fracture, fault, vug pore dan
fissure. 2. Alterasi Replacement (Penggantian)Kebanyakan batuan
mengandung mineral utama yang tidak stabil. Mineral ini memiliki
kecenderungan untuk digantikan dengan mineral yang lebih stabil
pada kondisi yang baru. Terdapat beberapa tipe produk pengganti
mineral primer karena Alterasi Hydrothermal (Tabel 1).
Tabel 1. Tipe produk pengganti mineral primer karena Alterasi
Hydrothermal (Hochstein & Browne, 2000).3. Alterasi Leaching
(Pelepasan)Terjadinya uap yang terasamkan secara oksidasi dari gas
H2S, maka batuan yang memiliki mineral pengganti (attacks rock)
akan menggantikan mineral primer tanpa mengganggu lubang yang telah
ada. Alterasi ini dapat dikelompokkan berdasarkan mineral yang
dihasilkan, yaitu:a. Albitisasi : Alterasi yang dihasilkan dari
perubahan mineral lain terutama K feldspar oleh larutan yang kaya
Na.b. Alunitisasi : Dijumpai pada batuan beku berbutir halus yang
terdapat disekeliling vein epithermal, dihasilkan oleh aktivitas
air yang bersifat sulfat.c. Argilitisasi : Biasa ditemukan pada
batuan samping dari vein dimana cairan pembentuk akan mengubah
mineral feldspar menjadi lempung.d. Karbonitisasi : Dihasilkan oleh
intrusi atau pembentukan mineral karbonat setempat.e. Chloritisasi
: Mineral sebelumnya, umumnya berupa mineral alluminous
ferromagnesian silicate. f. Epidotisasi : Perubahan mineral
alluminous ferromagnesian silicate menjadi epidote terdapat pada
chlorite.g. Silisifikasi : Dihasilkan oleh introduksi silica dari
larutan magmatic akhir.h. Piritisasi : Suatu perubahan mineral
ferromagnesian menjadi pirite.(Hochstein & Browne, 2000).2.2.2
Pengendapan Alterasi HidrotermalBerdasarkan jauh dekat terjadinya
proses alterasi hidrotermal, serta temperatur dan tekanan pada saat
terbentuknya mineral-mineral, Lingrend dan Beteman (1962) membagi
tiga golongan endapan alterasi hidrotermal (Gambar 2.4), yaitu :1.
Endapan Hipotermal dengan ciri sebagai berikut : Endapan
berasosiasi dengan dike (korok) atau vein (urat) dengan kedalaman
yang besar. Wall Rock Alteration, dicirikan oleh adanya replacement
yang kuat dengan asosiasi mineral : albit, biotit, kalsit, pirit,
kalkopirit, kasiterit, emas, hornblende, plagioklas, dan kuarsa.
Asosiasi mineral sulfida dan oksida pada intrusi granit sering
diikuti pembentukan mineral logam, yaitu : Au, Pb, Sn, dan Zn.
Tekanan dan temperatur relatif paling tinggi yaitu 500C 600C
Merupakan jebakan hidrotermal paling dalam2. Endapan mesotermal
mempunyai ciri-ciri : Endapan berupa cavity filling dan
kadang-kadang mengalami proses replacement dan pengkayaan. Asosiasi
mineral : klorit, emas, serisit, kalsit, pirit, kuarsa. Asosiasi
mineral sulfida dan oksida batuan beku asam dan batuan beku basa
dekat dengan permukaan. Tekanan dan temperatur medium, yaitu : 300C
372C. Terletak di atas hipotermal.3. Endapan epitermal mempunyai
ciriciri : Endapan dekat dengan permukaan dan replacement tidak
pernah dijumpai. Asosiasi mineral : kalsit, klorit, kalkopirit,
dolomit, emas, kaolin, muskovit, zeolit, dan kuarsa. Asosiasi
mineral logam (Au dan Ag) dengan mineral gangue. Tekanan dan
temperatur rendah yaitu 50C 300C.(Lingrend dan Beteman, 1962)
Gambar 2.4 Golongan Endapan Alterasi Hidrotermal (Lingrend Dan
Beteman, 1962).Hedenquist dan White (1995) membedakan endapan
epitermal menjadi endapan epitermal sulfida rendah (low
sulphidation) dan sulfida tinggi (high sulfidation) (Gambar 2.5 dan
Tabel 2). Keduanya dibedakan berdasarkan pada mineralogi bijih dan
mineral ikutan (gangue) serta jenis fluida hidrotermal yang
berinteraksi dengan batuan induk (host rock)
Gambar 2.5 Endapan Epitermal (Hedenquist dan White, 1995)
Tabel 2. Perbedaan Tipe Endapan Epitermal Sulfida Tinggi dan
Sulfida Rendah (Hedenquist and White, 1995).Endapan epitermal
sulfida rendah menunjukkan kondisi reduksi yang dicirikan oleh
dominasi H2S pada fluida hidrotermal. Kondisi tersebut merupakan
akibat dari interaksi antara air magmatik dengan batuan samping
serta air meteorik yang bersirkulasi. Mineral-mineral sulfide
seperti sfalerit, galena, kalkopirit, dan pirit terbentuk pada
kondisi ini. Sebaliknya, fluida hidrotermal pada endapan epitermal
sulfida tinggi didominasi oleh SO2 yang menunjukkan kondisi
oksidasi. Hal ini disebabkan oleh fluida hidrotermal yang berasal
dari air magmatik naik ke atas melalui pipa breksia sehingga
interaksi fluida dengan batuan dan air meteorik terbatas. Fluida
yang bersifat asam dicirikan dengan terbentuknya asosiasi mineral
ubahan seperti pirofilit, alunit, kaolinit, serta mineral bijih
berupa pirit, enargit, dan luzonit (Giggenbach, 1992).2.2.3 Jenis
Batuan Alterasi1. Potasik Tipe ini dicirikan oleh melimpahnya
himpunan muskovit-biotit-alkali felsparmagnetit (Gambar 2.6).
Anhidrit sering hadir sebagai asesori, serta sejumlah kecil albit
dan titanit (sphene) atau rutil kadang terbentuk. Ubahan potasik
terbentuk pada daerah yang dekat batuan beku intrusif yang terkait,
fluida yang panas (>300C), salinitas tinggi, dan dengan karakter
magmatik yang kuat (Sutarto, 2004).
Gambar 2.6 Potasik (Sutarto, 2004).2. PorpilitikAlterasi tipe
ini menghasilkan mineral-mineral seperti epidot, klorit dan
karbonat yang menggantikan komposisi mineral plagioklas serta
hornblenda-biotit pada batuan (Gambar 2.7). Terbentuk pada
temperatur 200-300C pada pH mendekati netral, dengan salinitas
beragam, umumnya pada daerah yang mempunyai permeabilitas rendah.
Terjadi juga proses metasomatisme pada alkali tanah atau proses
leaching yang tidak berpengaruh. Terdapat empat kecenderungan
himpunan mineral yang hadir pada tipe propilitik, yaitu :
Klorit-kalsit-kaolinit Klorit-kalsit-talk Klorit-epidot-kalsit
Klorit-epidot(Creasey, 1966).
Gambar 2.7 Porpilitik (Creasey, 1966). 3. Serisitik atau
filikAlterasi ini dicirikan oleh serisit pilosilikat (Gambar 2.8).
Mineral-mineral seperti feldspar, mika, dan mineral mafik terubah
menjadi serisit dan kuarsa. Mineral-mineral seperti pirit, klorit,
leukosen, rutil, sphene muncul sebagai mineral aksesoris. Alterasi
ini dijumpai pada batuan asal berupa andesit mafik pada sistem
porfiri. Zona alterasi ini biasanya terletak pada bagian luar dari
zona potasik. Batas zona alterasi ini berbentuk circular yang
mengelilingi zona potasik yang berkembang pada intrusi.Alterasi ini
terbentuk pada temperatur sedang-tinggi (230-400C), fluida
asam-netral, salinitas beragam, pada zona permeabel, dan pada batas
dengan urat (Sutarto, 2004).
Gambar 2.8 Serisitik atau filik (Sutarto, 2004).4.
ArgilikAlterasi ini dicirikan dengan kehasiran kaolin yang berasal
dari plagioklas dan montmorilonit yang berasal dari amfibol dan
plagioklas (Gambar 2.9). Alterasi ini terjadi pada suhu rendah dan
perbandingan K+/H- kecil (Sutarto, 2004).
Gambar 2.9 Argilik (Sutarto, 2004).5. Argilik lanjutAlterasi ini
ditunjukkan adanya perbandingan rasio K+/H- dan Na+/H- yang rendah
(Gambar 2.10). Terjadi peluluhan semua kandungan alkali. Pada suhu
300oC terbentuk mineral-mineral pyrofilit, pyrofilit-andalusit
sedangkan pada suhu yang lebih rendah terbentuk kaolin dan dickit
dalam jumlah besar.Dijumpai juga kuarsa, alunit, topaz, zunyite,
turmalin, dan hidro-kloro-fluor-boro-aluminosilikat lainnya
(Sutarto, 2004).
Gambar 2.10 Argilik Lanjut (Sutarto, 2004).6. GreisenAlterasi
tipe ini mirip dengan alterasi tipe argilik lanjut atau filik namun
jumlah serisit yang dijumpai lebih banyak dan tidak dijumpai
pyrofilit (Gambar 2.11). Banyak dijumpai kuarsa, muskovit dan topas
namun sedikit dijumpai turmalin, rutil, flourit, kasiterit,
wolframit dan magnetit (Sutarto, 2004).
Gambar 2.11 Greisen (Sutarto, 2004).7. SkarnAlterasi ini
mengandung amfibol, piroksen, garnet, epidot-zoisit dan piroksenoid
menggantikan batu gamping atau dolomite (Gambar 2.12). Terdapat
kandungan magnesium, besi, silika, alumunium dalam jumlah banyak.
Alterasi ini terbentuk akibat kontak antara batuan sumber dengan
batuan karbonat, zona ini sangat dipengaruhi oleh komposisi batuan
yang kaya akan kandungan mineral karbonat. Pada kondisi yang kurang
akan air, zona ini dicirikan oleh pembentukan mineral garnet,
klinopiroksin dan wollastonit serta mineral magnetit dalam jumlah
yang cukup besar, sedangkan pada kondisi yang kaya akan air, zona
ini dicirikan oleh mineral klorit,tremolit aktinolit dan kalsit dan
larutan hidrotermal. Alterasi skarn terbentuk pada fluida yang
mempunyai salinitas tinggi dengan temperatur tinggi (sekitar
300-700C). Proses pembentukkan skarn akibat urutan kejadian
Isokimia metasomatisme retrogradasi (Sutarto, 2004).
Gambar 2.12 Skarn (Sutarto, 2004).
2.2.4 Perubahan Fisik Batuan Reservoir Panasbumi karena
AlterasiBatuan reservoir panasbumi yang mengalami alterasi akan
mengalami perubahan fisik, dari hasil studi resistivity melalui
alterasi hydrothermal mengelompokkan alterasi hydrothermal
berdasarkan pada perubahan fisik core dan cutting untuk mengetahui
tingkat alterasi, yaitu: Very Low atau Unalter : batuan belum
teralterasi dan masih fresh Low : teralterasi 20-40 % Medium :
teralterasi 40-60 % High : teralterasi 60-80 % Very High :
teralterasi 80-100 %2.2.4.1 DensitasPengendapan mineral secara
langsung dan solution menjadikan batuan reservoir akan meningkat
densitasnya, sedangkan proses pelepasan akan mengurangi densitas.
Penambahan densitas paling banyak dijumpai dengan porositas asli
lebih kecil dari 5 %.2.2.4.2 Porositas dan PermeabilitasProses
pelepasan akan meningkatkan porositas, sedang efek terhadap
permeabilitas hanyalah perubahan kecil, teratur dan kontinyu.
Penurunan permeabilitas lebih cepat karena banyak dan cepatnya
proses pengendapan mineral pada proses pelepasan.2.2.4.3 Sifat
MagnetisPada sebagian lapangan panasbumi, kedua mineral (magnetite
dan titomagnetite) cepat berubah menjadi mineral non-magnetic
seperti pyrite dan hematite, ini menyebabkan batuan reservoir
menjadi de-magnetised. Survei magnetometer adalah metode terbaik
untuk menentukan lokasi dan batas areal lapangan panasbumi, tetapi
metode ini sangat sulit diterapkan di lapangan. (Hochstein-Sharms,
1982).Meskipun perubahan urutan mineral bervariasi dari sistem ke
sistem, ada hubungan umum antara mineral alterasi hidrotermal dan
suhu berkisar. Beberapa mineral hidrotermal (seperti pirit, kalsit,
dan kuarsa) adalah sebagian kecil digunakan untuk mengevaluasi suhu
dalam dan permeabilitas, karena mineral yang stabil selama interval
suhu yang besar. Mineral yang paling informatif adalah feldspar
autigenik yang sensitif terhadap temperatur dan permeabilitas.
Terjadinya mineral hidrotermal khas dari sistem panas bumi aktif
tergantung pada beberapa faktor seperti suhu, tekanan, komposisi
fluida, dan permeabilitas. Secara sederhana batuan yang teralterasi
karena proses hidrothermal penyebarannya tidak terlalu luas dan
dapat dilihat rentang intensitas alterasi dari yang lemah hingga
yang kuat. Selain itu batuan yang teralterasi karena proses
hidrothermal akan cenderung kehilangan tekstur aslinya (Browne.
2007). 2.3GEOKIMIA PANASBUMIGeokimia adalah cabang ilmu geologi
yang mempelajari komposisi-komposisi kimia bagian dari bumi
misalnya pada lithosfer yang sebagian besar komposisi kimianya
adalah silikat serta pada daerah stalaktit dan stalagmit banyak
ditemukan CaCO3. Metode geokimia dalam eksplorasi panasbumi,
dimaksudkan untuk mengetahui jenis manifestasi, dan karakteristik
senyawa kimia dalam manifestasi dan distribusi anomali senyawa
kimia tertentu secara lateral yang diperkirakan berhubungan dengan
temperatur, pH, dan debit. 2.3.1Dasar-dasar KimiaSebelum
mempelajari mengenai geokimia serta aplikasi geokimia di dalam
panasbumi, perlu diketahui terlebih dahulu dasar-dasar ilmu kimia
yang nantinya akan sangat berguna di dalam penerapan ilmu geokimia
itu sendiri. Dasar-dasar kimia yang digunakan pada aplikasi
geokimia panasbumi antara lain unsur kimia, jumlah kelimpahan
unsur, satuan konsentrasi, dan reaksi kimia.2.3.1.1Unsur KimiaUnsur
adalah zat tunggal yang tidak dapat diuraikan menjadi zat-zat lain
yang lebih sederhana melalui reaksi kimia biasa. Bagian terkecil
dari suatu unsur adalah atom. Beberapa contoh unsur adalah emas,
perak, alumunium, tembaga, belerang, karbon, dan sebagainya. Sampai
saat ini telah dikenal lebih dari 112 unsur, ada yang ditemukan
dalam keadaan bebas, seperti emas dan intan, tetapi sebagian besar
unsur ditemukan dalam keadaan terikat sebagai suatu senyawa. Unsur
dapat dikelompokkan ke dalam unsur logam, nonlogam, dan metalloid
atau semilogam. Untuk memudahkan kita mempelajari unsur, unsur
tersebut ditampilkan dalam Tabel Periodik Unsur yang dikenal
sebagai Sistem Periodik Unsur (SPU) (Tabel 3). Dalam tabel periodik
unsur-unsur ada yang diletakkan pada lajur tegak (kolom) yang
disebut golongan dan lajur horizontal (baris) yang disebut periode.
Pada satu golongan sifat unsur semakin mirip dan pada satu periode
sifat unsur semakin berbeda (Retnowati, Priscilla. 2009).
Tabel 3. Tabel Periodik Elemen Kimia (Retnowati, Priscilla.
2009).2.3.1.2Jumlah Kelimpahan UnsurUnsur-unsur di alam lebih
banyak berupa senyawa dibandingkan dalam keadaan bebas sesuai
bentuk unsurnya (Tabel 4). Unsur gas mulia terdapat dalam bentuk
bebas dan unsur gas mulia ditemukan dalam bentuk senyawa alami di
alam. Unsur-unsur gas mulia (helium, neon, argon, kripton, xenon,
dan radon) termasuk dalam 90 jenis unsur yang terdapat di alam,
sedangkan sisanya merupakan unsur buatan seperti plutonium dan
amerisium. Beberapa unsur logam dapat ditemukan dalam keadaan bebas
maupun dalam bentuk senyawa seperti emas, perak, platina, dan
tembaga. Unsur nonlogam juga ada yang dalam keadaan bebas dan dalam
bentuk senyawa seperti oksigen, belerang, nitrogen, dan karbon.
Unsur atau senyawa yang banyak terdapat dalam bahan-bahan alam
disebut mineral. Mineral diolah untuk diambil unsurnya, sehingga
dapat digunakan dalam kehidupan seharihari. Tidak semua mineral
dilakukan pengolahan, tergantung besarnya kandungan unsur di
dalamnya dan tingkat kesukaran proses pengolahannya. Dewasa ini
orang lebih memilih mendaur ulang aluminium bekas daripada
mengambil dari bijihnya karena biayanya lebih murah (Retnowati,
Priscilla. 2009).
Tabel 4. Kelimpahan Unsur Di Alam (Retnowati, Priscilla.
2009).2.3.1.4 Kandungan Kerak BumiAhli geokimia F. W. Clarke
memperhitungkan bahwa sekitar 47% kerak bumi terdiri dari oksigen.
Batuan-batuan paling umum yang terdapat di kerak bumi hampir
semuanya adalah oksida (oxides); klorin, sulfur dan florin adalah
kekecualian dan jumlahnya di dalam batuan biasanya kurang dari 1%
(Tabel 5). Oksida-oksida utama adalah silika, alumina, oksida besi,
kapur, magnesia, potas dan soda. Fungsi utama silika adalah sebagai
asam, yang membentuk silikat. Ini adalah sifat dasar dari berbagai
mineral batuan beku yang paling umum. Berdasarkan perhitungan dari
1,672 analisa berbagai jenis batuan, Clarke menyimpulkan bahwa
99,22% batuan terdiri dari 11 oksida . Konstituen lainnya hanya
terjadi dalam jumlah yang kecil (Retnowati, Priscilla. 2009).
Tabel 5. Kerak Oksida F.W. Clarke (Retnowati, Priscilla.
2009).2.3.1.4Reaksi Kimia dan Satuan KonsentrasiReaksi kimia adalah
transformasi atau perubahan dalam struktur molekul. Reaksi ini bisa
menghasilkan penggabungan molekul membentuk molekul yang lebih
besar, pembelahan molekul menjadi dua atau lebih molekul yang lebih
kecil, atau penataulangan atom-atom dalam molekul. Reaksi kimia
selalu melibatkan terbentuk atau terputusnya ikatan kimia.
Konsentrasi didefinisikan sebagai jumlah zat terlarut dalam setiap
satuan larutan atau pelarut. Pada umumnya konsentrasi dinyatakan
dalam satuan fisik. Molalitas merupakan satuan konsentrasi yang
penting untuk menentukan sifat-sifat yang tergabung dari jumlah
partikel dalam larutan (Retnowati, Priscilla. 2009).2.3.2 Teknik
Analisa Kimia Batuan 2.3.2.1 XRFSpektrometri X-Ray Flourecence
(XRF) adalah suatu metode analisis berdasarkan pengukuran tenaga
dan intensitas sinar-X suatu unsur di dalam cuplikan hasil eksitasi
sumber radioisotop (Gambar 2.13). Spektrometer XRF didasarkan pada
lepasnya elektron bagian dalam dari atom akibat dikenai sumber
radiasi dan pengukuran intensitas pendar sinar-X karakteristik yang
dipancarkan oleh atom unsur dalam sampel. Metode ini tidak merusak
bahan yang dianalisis baik dari segi fisik maupun kimiawi sehingga
sampel dapat digunakan untuk analisis berikutnya. Mekanisme kerja
XRF secara umum adalah sinar-X dari sumber pengeksitasi akan
mengenai cuplikan dan menyebabkan interaksi antara sinar- X yang
karakteristik untuk setiap unsur. Sinar-X tersebut selanjutnya
mengenai detector Si(Li) yang akan menimbulkan pulsa listrik yang
lemah, pulsa tersebut kemudian diperkuat dengan preamplifier dan
amplifier lalu disalurkan pada penganalisis saluran ganda atau
Multi Chanel Analyzer (MCA). Tenaga sinar-X karakteristik yang
muncul tersebut dapat dilihat dan disesuaikan dengan tabel tenaga
sehingga dapat diketahui unsur yang ada didalam cuplikan yang
dianalisis (Iswani, 1983).
Gambar 2.13 Alat XRF (Iswani, 1983).2.3.2.2XRDDifraksi sinar X
(X-ray Difractometer), atau yang sering dikenal dengan XRD, adalah
merupakan instrumen yang digunakan untuk mengidentifikasi material
kristalit maupun non-kristalit, sebagai contoh identifikasi
struktur kristalit (kualitatif) dan fasa (kuantitatif) dalam suatu
bahan dengan memanfaatkan radiasi gelombang elektromagnetik sinar X
(Gambar 2.14). Dengan kata lain, teknik ini digunakan untuk
mengidentifikasi fasa kristalin dalam material dengan cara
menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran
partikel (Purbo, Cahyo, 2009).Sinar-X dihasilkan di suatu tabung
sinar katode dengan pemanasan kawat pijar untuk menghasilkan
elektron-elektron, kemudian elektron-elektron tersebut dipercepat
terhadap suatu target dengan memberikan suatu voltase, dan menembak
target dengan elektron. Ketika elektron-elektron mempunyai energi
yang cukup untuk mengeluarkan elektron-elektron dalam target,
karakteristik spektrum sinar-X dihasilkan. Spektrum ini terdiri
atas beberapa komponen-komponen, yang paling umum adalah K dan K.
Ka berisi, pada sebagian, dari K1 dan K2. K1 mempunyai panjang
gelombang sedikit lebih pendek dan dua kali lebih intensitas dari
K2. Panjang gelombang yang spesifik merupakan karakteristik dari
bahan target (Cu, Fe, Mo, Cr). Disaring, oleh kertas perak atau
kristal monochrometers, yang akan menghasilkan sinar-X monokromatik
yang diperlukan untuk difraksi. Tembaga adalah bahan sasaran yang
paling umum untuk diffraction kristal tunggal, dengan radiasi Cu K
=05418. Sinar-X ini bersifat collimated dan mengarahkan ke sampel.
Saat sampel dan detektor diputar, intensitas Sinar X pantul itu
direkam. Ketika geometri dari peristiwa sinar-X tersebut memenuhi
persamaan Bragg, interferens konstruktif terjadi dan suatu puncak
di dalam intensitas terjadi. Detektor akan merekam dan memproses
isyarat penyinaran ini dan mengkonversi isyarat itu menjadi suatu
arus yang akan dikeluarkan pada printer atau layar computer (Purbo,
Cahyo, 2009).
Gambar 2.14 Alat XRD (Purbo, Cahyo, 2009).2.3.3 Boiling Point
DepthBPD adalah sebuah diagram yang menunjukkan hubungan titik
didih air dengan kedalaman, dimana BPD adalah singkatan dari
Boiling Point with Depth (Gambar 2.15). BPD pada bidang geothermal
berperan untuk mengetahui profil temperatur sepanjang sirkulasi air
terhadap kedalaman dan tekanan. Sehingga nantinya dapat diketahui
jenis reservoir apa yang berada pada sistem geothermal tersebut.
Penentuan jenis reservoir selanjutnya ditentukan dengan cara
sebagai berikut:1. Apabila landaian temperatur dari pengukuran di
sumur terletak di sebelah kiri kurva BPD, maka fluida hanya terdiri
dari satu fasa saja, yaitu air.2. Apabila landaian temperatur dari
pengukuran sumur terletak disebelah kanan dari kurva BPD, maka
fluida hanya terdiri satu fasa saja, yaitu uap.3. Apabila landaian
temperatur berimpit dengan kurva BPD maka fluida terdiri dari dua
fasa, yaitu uap dan air (Nenny, Saptadji, 2009).
Gambar 2.15 Kurva Boiling Point Depth (Nenny, Saptadji,
2009)2.3.4 Fluida PanasbumiFluida panas bumi yang terkandung dalam
reservoir hidrothermal berasal dari air permukaan, antara lain air
hujan (air meteorik) yang meresap masuk ke bawah permukaan dan
terpanaskan oleh suatu sumber panas (Gambar 2.16). Air tersebut
akan masuk melalui rekahan-rekahan kedalam batuan permeabel.
Apabila disekitar batuan tersebut terdapat sumber panas, maka panas
akan dirambatkan melalui batuan (secara konduksi) dan melalui
fluida (secara konveksi). Perpindahan panas secara konveksi pada
dasarnya terjadi karena gaya apung (bouyancy). Air karena gaya
gravitasi selalu mempunyai kecenderungan untuk bergerak kebawah,
akan tetapi apabila air tersebut kontak dengan suatu sumber panas
maka akan terjadi perpindahan panas sehingga temperatur air menjadi
lebih tinggi dan air menjadi lebih ringan. Keadaan ini menyebabkan
air yang lebih panas bergerak ke atas dan air yang lebih dingin
bergerak turun ke bawah, sehingga terjadi sirkulasi air atau arus
konveksi (Nenny, Saptadji, 2009). Gambar 2.16 Aliran Fluida
Panasbumi (Nenny, Saptadji, 2009)2.3.4.1 Fluida Panasbumi
Berdasarkan GenesaGambar 2.17 menunjukkan sistem panas bumi dan
genesa airnya. Adanya intrusi volatile vulkanik menyebabkan air
bawah permukaan menjadi panas dan menjadi uap air dan gas yang
nantinya akan keluar permukaan sebagai manifestasi melalui celah
atau retakan pada tanah (Nenny, Saptadji, 2009).
Gambar 2.17 Genesa Air Panas Bumi (Nenny, Saptadji,
2009).2.3.4.2Fluida Panasbumi Berdasarkan Anion UtamaSecara umum
tipe air pada geothermal sendiri dibagi menjadi 3 jenis, yaitu Cl
(Klorida), SO4 (Sulfat), dan HCO3 (Bikarbonat) dimana terdapat
rasio antara ketiga tipe air tersebut yang nantinya dapat
menunjukkan tipe air panas (gambar 2.18).2.3.4.2.1 Air Cl
Menunjukkan air reservoir Mengandung 1.000 hingga 10.000 mg/kg Cl
Perbandingan Cl/SO4 umumnya tinggi Mengandung kation utama : Na, K,
Ca dan Mg Berasosiasi dengan gas CO2 dan H2S pH sekitar netral,
dapat sedikit asam dan basa tergantung CO2 terlarut Disebut juga
alkaline neutral water, brine water Sangat jernih, warna biru pada
mata air natural Kaya SiO2 dan sering terdapat HCO3- Terbentuk
endapan permukaan sinter silika (SiO2)
2.3.4.2.2 Air SO4 Terbentuk di bagian paling dangkal sistem
geothermal Fluida sekunder akibat kondensasi uap air ke dalam air
permukaan (steam heated water) SO4 tinggi (mencapai 1000 ppm)
akibat oksidasi H2S di zona oksidasi dan menghasilkan H2SO4 (H2S +
O2 = H2SO4) Mengandung beberapa ppm Cl Bersifat asam Ditunjukkan
dengan kenampakan kolam lumpur dan pelarutan batuan sekitar Tidak
dapat digunakan sebagai geothermometer
2.3.4.2.3 Air HCO3 Terbentuk pada daerah pinggir dan dangkal
sistem geothermal Fluida sekunder akibat adsorbsi gas CO2 dan
kondensasi uap air ke dalam air tanah (steam heated water) Anion
utama HCO3 dan kation utama adalah Na Rendah Cl dan SO4 bervariasi
Di bawah muka air tanah bersifat asam lemah, tetapi dapat bersifat
basa oleh hilangnya CO2 terlarut di permukaan Di permukaan dapat
membentuk endapan sinter travertin (CaCO3)(Browne. 2007).
Gambar 2.18 Rasio Cl, SO4, Dan HCO3 Menunjukkan Tipe Air Panas
(Browne. 2007).
2.4 SURVEY GEOKIMIA PANASBUMISetidaknya ada 5 tahapan survei
lapangan dalam kegiatan eksplorasi panasbumi yang diurutkan secara
kronologis, yaitu survei penginderaan jauh (remote-sensing), survei
geologi, survei hidrologi, survei geokimia, dan survei geofisika
(Suparno, Supriyanto. 2009).Masing-masing kegiatan survei dapat
dilakukan bersamaan bahkan dilaksanakan secara sinergis, misalnya
antara survei geokimia dan geofisika, atau antara survei geokimia
dan hidrologi. Dengan demikian pelaksanaan tahapan eksplorasi dapat
dipersingkat. Setidaknya perlu waktu antara 2 hingga 3 tahun untuk
menuntaskan seluruh tahapan eksplorasi tersebut (Suparno,
Supriyanto. 2009).Survei geokimia dilakukan untuk mendapatkan data
dan informasi fisis dan kimia dari tiga unsur utama yaitu air, gas,
dan tanah. Kegiatan ini terdiri atas studi literatur dan survey
lapangan. Survei lapangan meliputi kegiatan pengamatan pengukuran
dan pengambilan sampel terhadap air (panas dan dingin), gas, dan
tanah (termasuk udara tanah) (Gambar 2.19) (Suparno, Supriyanto.
2009).
Gambar 2.19 Kegiatan Survei Geokimia (Suparno, Supriyanto.
2009).
2.4.1 Kegiatan Lapangan Meliputi studi literatur, analisa dara
sekunder, dan penyiapan peralatan dan pereaksi, serta penentuan
titik ukur. Studi literatur dan analisis data sekunder merupakan
kegiatan pengumpulan dan analisa data pustaka melalui identifikasi
terhadap hasil penyelidikan terdahulu yang berkaitan dengan
geokimia, berdasarkan informasi geologi regional, peta topografi,
foto udara, citra satelit dan geografi daerah penyelidikan yang ada
atau pernah dilakukan di daerah yang akan diselidiki. Penyiapan
peralatan dan pereaksi dilakukan dengan cara kalibrasi peralatan
dan standarisasi pereaksi yang akan digunakan. Titik titik ukur
yang telah ditentukan pada lokasi penyelidikan harus diketahui
ketinggian dan koordinatnya. Terdapat beberapa hal yang perlu
diperhatikan dalam penentuan titik ukur.1. Penentuan titik ukur
harus memperhatikan kondisi geologi dan keberadaan manifestasi
panas bumi, misalnya posisi lintasan titik ukur memotong arah
strukutur geologi dengan mempertimbangkan faktor kesulitan medan
(topografi).2. Sebaran titik ukur dapat berbentuk grid atau acak
dengan spasi berkisar antara 250-2000 m.3. Penentuan titik ukur
dapat dilakukan dengan menggunakan alat ukur topografi yang dapat
memenuhi akurasi ketinggian maksimal 1 meter dan akurasi koordinat
maksimal 5 meter, seperti Theodolite (TO), Laser Beam (Electronic
Distance Measurment), dan GPS (system diferensial).4. Sistem
koordinat titik ukur harus diproyeksikan ke dalam sistema koordinat
geodetic yang umum dipakai di Indonesia, misalnya Universal
Traverse Mercartor (UTM) World Geodetic System (WGS) 84 dan
Latitude/Longitude WGSS4(Suparno, Supriyanto. 2009).2.4.1.1
Pengamatan ManifestasiPengamatan manifestasi antara lain dilakukan
terhadap :1. Jenis manifestasi : tanah panas, tanah panas beruap,
kolam lumpur panas, mata air panas, fumarol dan solfatara.
Keterdapatannya pada suatu daerah penyelidikan dapat langsung
diaamati di lapangan dengan kasat mata.2. Jenis endapan pada
manifestasi seperti sinter koordinat, sinter silica, belerang dan
oksida besi.3. Sifat fisika air yang muncul pada manifestasi dengan
membedakan diantaranya : rasa (tawar, asin, pahit, asam), bau (bau
belerang/H2S) dan warna (jernih, keruh, putih, dll)(Suparno,
Supriyanto. 2009).2.4.1.2 Pengukuran Data ManifestasiData yang
diukur pada manifestasi antara lain adalah temperatur manifestasi
dan udara disekitarnya, pH air, debit air panas atau dingin, daya
hantar listrik (DHL) air panas atau dingin, koordinat dan lokasi
pengambilan contoh, kandungan CO2, CO, H2S, dan NH3 pada hembusan
uap air, fumarol dan solfatara serta luas manifestasi (Suparno,
Supriyanto. 2009).2.4.1.3 Pengambilan ContohPengambilan contoh
dilakukan terhadap air, gas, tanah, dan udara tanah (Suparno,
Supriyanto. 2009).
2.4.2 Kegiatan LaboratoriumKegiatan laboratorium meliputi
preparasi contoh dan analisis unsur dengan menggunakan metode
konvensional dan instrument. Preparasi contoh sebelum dianalisa
kandungan unsure-unsurnya perlu dipersiapkan terlebih dahulu.
Preparasi contoh siap analisis ditempuh melalui kegiatan mulai dari
penyusunan contoh agar tidak terjadi kesalahan sistematis
penyontohan dan penyediaan duplikat untuk memantau presisi analisis
kimia. Penyusunan contoh berikut duplikat dilakukan secara random
dalam tempat yang tersedia. Analisa untuk menentukan, konsentarasi
unsure-unsur dalam contoh air, gas, tanah, dan udara tanah
dilaakukan di laboratorium. Beberapa parameter diukur di lapangan,
terutama pH, temperature, daya hantar listrik dan debit air
(Suparno, Supriyanto. 2009).
2.5 GEOTHERMOMETER2.5.1 Konsep dasarFluida-fluida panasbumi
cenderung memiliki kandungan senyawa yang hampir sama, dengan
konsentrasi yang bervariasi. Variasi tersebut disebabkan oleh
beberapa hal antara lain temperature, komposisi magma pada heat
source, jenis batuan/litologi yang dilewati fluida, kondisi dan
lamanya interaksi fluida dan batuan serta proses boiling dan mixing
Geotermometer merupakan bentuk persamaan yang digunakan untuk
memperkirakan suhu di bawah permukaan bumi (reservoir) berdasarkan
konsep ketergantungan kesetimbangan kimia (larutan maupun gas)
terhadap temperatur. Metode ini biasa digunakan dalam asesmen
potensi panasbumi suatu daerah maupun dalam penelitian ilmiah lain.
Suatu set kesetimbangan kimia yang telah terdefinisi persamaan
kesetimbangannya terhadap suhu biasa disebut geotermometer.Lapangan
panasbumi di setiap tempat mempunyai kondisi yang berbeda-beda dan
sangat beraneka ragam. Keanekaragaman tersebut terjadi pula pada
komposisi kimia dalam fluida yang mengalir dari reservoir ke
permukaan. Komposisi kimia tersebut seringkali dapat digunakan
untuk memperkirakan suhu reservoir. Fournier dan kawannya
menggunakan anggapan dasar untuk memperkirakan suhu reservoir,
yaitu :1. Reaksi-reaksi unsur kimia pokok yang terjadi di dalam
reservoir tergantung suhu. 2. Adanya tambahan unsur-unsur kimia
yang memadai atau tersedianya unsur-unsur kimia di dalam reservoir
yang digunakan sebagai geotermometer.3. Kesetimbangan kimia antara
air dan batuan terjadi pada suhu reservoir. 4. Tidak ada evolusi
atau tidak terjadi percampuran dengan air yang berbeda selama air
mengalir ke permukaan.5. Tidak terjadi kesetimbangan baru selama
air mengalir dari reservoir ke permukaan. Secara analitik, bentuk
umum ketergantungan konstanta kesetimbangan reaksi dengan
temperatur dirumuskan sebagai :
dengan K adalah konstanta kesetimbangan reaksi kimia; T adalah
temperatur kesetimbangan (Kelvin); a, b dan c adalah
konstanta-konstanta geotermometer Konstanta kesetimbangan dan
temperatur melibatkan dua bentuk persamaan, yaitu :
Dengan Cp adalah kapasitas kalor pada tekanan tetap; H adalah
entalpi. Persamaan (2) merupakan persamaan Vant Hoff dan persamaan
(3) merupakan persamaan kapasitas kalor. Jika persamaan (3)
diintegrasikan, diperoleh :
Substitusi persamaan (4) ke persamaan (2) menjadi :
Jika persamaan (5) diintegrasikan akan menjadi :
jika dibandingkan dengan persamaan (1),diperoleh: c2 = a, -c1/R
= b dan Cp/R = c.Geotermometri ini dapat diaplikasikan dengan
mengasumsikan beberapa hal, yaitu :1. Fluida panasbumi berada dalam
kesetimbangan dengan mineral yang ada dalam reservoir2. Tidak ada
mixing dengan air tanah dangkal 3. Tidak ada pengendapan selama
fluida naik menuju permukaan.Aplikasi konsep geotermometer berdasar
asumsi bahwa apabila fluida bergerak dengan cepat ke permukaan,
fluida akan mempertahankan komposisi kimianya selama perjalanan
dari reservoar ke permukaan, karena tidak atau sedikit sekali
mengalami percampuran.(Giggenbach, 1992).2.5.2 Perilaku Kimiawi
Beberapa ZatGiggenbach (1992) membagi zat-zat terlarut dalam dua
katagori yaitu tracer dan geoindikator. Tracer secara geokimia
bersifat inert (misalnya Li, Rb, Cs, Cl dan B) yang bila
ditambahkan ke dalam fluida akan bersifat tetap dan dapat dilacak
asalusulnya. Geoindikator adalah zat terlarut yang bersifat reaktif
dan mencerminkan lingkungan ekuilibrium / kesetimbangan, misalnya
Na dan K.1. Silika a. Konsentrasi silika dikontrol oleh kelarutan
berbagai mineral silikat dalam batuan b. Konsentrasi pada umumnya
100-300 ppm2. Amoniaa. Dijumpai sebagai gas NH3 atau zat terlarut
NH4b. NH3 kadar tinggi dapat dihasilkan dari kondensasi gas c.
Dapat juga terbentuk pada deep fluid pada sistem panasbumi yang
berasosiasi dengan batuan sedimen d. Pada interaksi fluida-batuan,
NH4+ dapat mengganikan K+ membentuk mineral amonium e. Untuk
validitas asal usul amonia, diperlukan data B, I, dan SO4f. Rasio
NH4+/B semakin tinggi menunjukkan tingginya proses steam heating
sehingga proses kondensasi juga semakin tinggi 3. Borona. Dalam
bentuk H3BO3 atau HBO2 merupakan unsur diagnostik b. air klorida
dari mataair atau sumur biasanya mengandung 10-50 ppm Bc. Kandungan
B yang sangat tinggi (hingga ratusan ppm) biasanya mencirikan
asosiasi sistem panasbumi dengan batuan sedimen yang kaya zat
organik atau evaporit Rasio Cl/B sering dipakai untuk prediksi
asal-usul fluida4. Natrium dan Kalium a. Konsentrasi Na dan K
dikontrol interaksi fluidabatuan yang tergantung temperatur b. Na
merupakan kation utama pada fluida panasbumi (konsentrasi 200-2000
ppm), konsentrasi K biasanya 1/10 [Na]c. Rasio Na/K semakin kecil,
biasanya menunjukkan temperatur semakin tinggi 5. Li +, Rb +, Cs+a.
Sering disebut rare alkalies b. Merupakan unsur yang mudah larut
dari batuan c. Sering dipakai bersama Cl dan B untuk karakterisasi
fluida d. Mudah bergabung dengan mineral sekunder di mana bila
jarak migrasi fluida ke permukaan semakin jauh, konsentrasinya
semakin berkurange. Konsentrasi umum: Li