ABSTRAK
PEMODELAN 3D RESERVOAR GEOTHERMAL BERDASARKAN DATA ANOMALI MAGNETIK REDUCTION TO THE POLE DAERAH
ULUBELU KABUPATEN TANGGAMUS
Oleh
Alfhareza Sandy 0855051003
Telah dilakukan Pemodelan 3D Anomali Magnetik Total hasil transformasi reduksi ke kutub utara medan magnetik bumi untuk menentukan posisi reservoar geothermal daerah Ulubelu kabupaten Tanggamus. Prinsip dasar metode magnetik adalah melakukan pengukuran medan magnet total diatas permukaan bumi sebagai respon kemagnetan (suseptibilitas) batuan yang ada dibawah permukaan. Penerapan koreksi variasi harian (diurnal correction), koreksi IGRF (International Geomagnetic Reference Field) pada data pengukuran lapangan menghasilkan data anomali medan magnet total yang merupakan respon anomali batuan reservoar geothermal dan batuan sekitarnya. Transformasi reduksi ke kutub utara magnetik bumi diterapkan pada data anomali medan magnet total dilakukan untuk merekonstruksi data anomali medan magnet dipole menjadi
monopole. Pemodelan inversi 3D anomali magnetik reduction to the pole
memberikan informasi kedalam rata-rata reservoar sebesar 2500m diatas MSL. Analisis sinyal dengan menerapkan Fast Fourier Transform (FFT) menghasilkan energi spektrum sebagai respon anomali batuan bawah permukaan dan menghasilkan kedalaman rata-rata reservoar sebesar 700m dari MSL.
Kata kunci :
ABSTRACT
GEOTHERMAL RESERVOIR 3D MODELLING BASED ON REDUCTION TO THE POLE MAGNETIC ANOMALY DATA IN
ULUBELU AREA, TANGGAMUS
By
Alfhareza Sandy 0855051003
3D Modelling of Total Anomaly Magnetic Data is results from reduction to the pole transformation to decide the geothermal reservoir position in Ulubelu area, Tanggamus. Basically, magnetic method is measuring total of magnetic fields on the surface as a magnetic respons (susceptibility) from rocks in the subsurface. Applying the diurnal correction, IGRF (International Geomagnetic Reference
Field) correction, to measured field’s data generate total anomaly magnetic’s field
data which is anomaly respond from geothermal reservoir rocks and the surrounding rocks. Reduction to the North Pole of Earth magnetics transformation applied to total anomaly magnetic data to reconstruction the anomaly magnetic’s field data from dipole to monopole. 3D inversion modelling of reduction to the pole magnetics anomaly gave the depth information in average is 2500m above mean sea level. Signal analysis with appliying FFT (Fast Fourier Transform) generates spectrum energy as a subsurface rock anomaly responds and generates average of reservoir depth in 700m above mean sea level.
Keywords:
PEMODELAN 3D RESERVOAR GEOTHERMAL
BERDASARKAN DATA ANOMALI MAGNETIK REDUCTION
TO THE POLE DAERAH ULUBELU KABUPATEN
TANGGAMUS
Oleh
Alfhareza Sandy
0855051003
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Geofisika Universitas Lampung
JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
FAKULTAS TEKNIK
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandar Lampung pada tanggal 04 November 1990, merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara pasangan Bapak Demsi Mustapa dengan Ibu Melli Deni Rohanti.
PERSEMBAHAN
Atas segala Rahmat dan karunia Allah SWT, ku persembahkan karya
ilmiah ini untuk :
Untuk kedua orang tuaku yang telah meberikan bimbingan, motivasi,
do’a dan segala pelajaran hidup yang diberikan kepadaku
agar siap dalam mengarungi samudera kehidupan nantinya
Tempat indah ku dalam menggapai impian dan mencari jati diri dan
persahabatan sejati, teman-temanku yang berarti dalam setiap
langkah selama menapaki jenjang-jenjang kehidupan di alamamater
ku tercinta
MOTTO
“
dimana bumi dipijak disitu langit dijunjung
”
“stupid is as stupid does” (Forrest Gump)
live your life the way you want to
–
nothing better
for it except you!
SANWACANA
Penulis menyadari skripsi ini tidak akan terselesaikan dengan baik tanpa bantuan dan bimbingan serta dukungan semangat dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih tiada terbatas kepada:
1. Kedua orangtua tercinta yang telah memberikan kasih sayang, dukungan serta doa yang telah diberikan
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Sugeng P Hariyanto sebagai Rektor Universitas Lampung
3. Bapak Prof. Dr. Suharno, MS., M.Sc., Ph.D sebagai Dekan Fakultas Teknik, Universitas Lampung
4. Bapak Bagus Sapto Mulyatno, M.T sebagai Ketua Jurusan Teknik Geofisika, Fakultas Teknik Universitas Lampung
5. Bapak Dr. Ahmad Zaenudin, S.Si., M.T sebagai Pembimbing Akademik yang telah banyak memberikan saran kepada penulis
6. Bapak Syamsurijal Rasimeng, S.Si., M.Si sebagai dosen Pembimbing Penelitian yang telah memberikan banyak pengarahan dan motivasi kepada penulis
8. Seluruh Dosen Teknik Geofisika Universitas Lampung, terimakasih atas semua ilmu yang bermanfaat yang telah diberikan
9. Saudaraku Ariesca Messisa dan Anindya Gitta terimakasih atas dukungan, doa, dan motivasinya selama ini
10. Kakak tingkat TG-07, Sinku, Rangga dan yang lainnya yang telah membantu dan memberikan solusi pada saat penelitian
11.Teman seperjuangan Didi, Andri, Alfian, Zuhron dan seluruh mahasiswa Teknik Geofisika angkatan 2008 terimakasih banyak atas motivasi, do’a, dukungan dan kebersamaanya
12.Para teman-teman dan adik tingkat di kampus, Anne, Aling, Amsar (Amri & Sari), Hani, Tanjung, Anita, Esha, Aldo dan seluruh mahasiswa Teknik Geofisika angkatan 2009-2014, Staff TU Jurusan Teknik Geofisika, Staff Dekanat Fakultas Teknik, Staff Rektorat Universitas Lampung yang tidak bisa disebutkan satu persatu terimakasih atas bantuannya
13.Serta seluruh personil Smut’s Family dan Kendis Berisik Community, penulis ucapkan terima kasih
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun sehingga skripsi ini dapat bermanfaat dalam dunia ilmu Pengetahuan dan Teknologi.
Bandar Lampung, April 2015 Penulis,
III. TEORI DASAR
3.1 Prinsip Dasar Magnetik ……….………. 9
3.2 Suseptibilitas Batuan ………. 17 3.3 Reduksi Ke Kutub (reduction to pole)…………..………. 21
3.4 Kontinuasi Ke Atas (upward continuation)………..………. 22
3.5 Koreksi Efek Regional……….….. 24 3.6 Interpretasi Data Geomagnetik.……..……….….. 25 3.7 Analisa Spektrum……….……….. 25 IV. METODE PENELITIAN 4.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan….………... 27
4.2 Alat dan Bahan………... 27
4.3 Prosedur Penelitian………. 27
4.4 Diagram Alir Penelitian………..……….……… 30
V. HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Hasil………..……….……….………. 31
5.2 Pembahasan………..……….………..…… 36
5.3 Interpretasi………..……….……….…...… 42
5.4 Analisa Spektrum………..……….…….……… 44
VI. KESIMPULAN
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1. Suseptibilitas material diamagnetisme ... 18
Tabel 3.2. Suseptibilitas material paramagnetisme ... 19
Tabel 3.3. Suseptibilitas batuan dan mineral ... 20
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Peta lokasi daerah penelitian ... 3
2.2. Jenis-jenis manifestasi permukaan ... 6
2.3. Model sistem panasbumi Ulubelu, Kabupaten Tanggamus, Lampung... 7
2.4. Peta geologi regional daerah penelitian ... 8
3.1. Induksi magnetik pada medium ... 10
3.2. Total anomali medan magnet dihasilkan dari body lokal magnet... 12
3.3. Deklinasi dan Inklinasi ... 14
3.4. 7 (tujuh) variabel magnetik ... 15
3.5. Anomali magnetik sebelum dan setelah direduksi ke kutub ... 22
3.6. Ilustrasi kontinuasi ke atas ... 23
5.1. Peta anomali magnet total daerah penelitian ... 31
5.2. Peta kontur total anomali magnetik monopole ... 32
5.3. Peta kontur kontinuasi monopole ... 33
5.4. Model anomali magnetik monopole initial 0.7. ... 34
5.5. Model anomali magnetik monopole initial default ... 34
5.6. Model anomali kontinuasi monopole initial 0.7 ... 35
5.7. Model anomali kontinuasi monopole initial default ... 35
5.8. Perbandingan awal antara model-model anomali ... 36
5.9. Perbandingan section tengah pada model-model anomali ... 37
5.10. Perbandingan section dasar pada model-model anomali ... 38
5.11. Perbandingan model-model anomali pada kedalaman 300m... 39
5.12. Perbandingan antara model anomali magnetik monopole ... 40
5.14. Batas atas anomali terlihat ... 42
5.15. Batas bawah anomali terlihat ... 43
5.16. Batas anomali rendah, anomali sedang dan anomali tinggi ... 44
5.17. Slicing peta kontur anomali magnetik monopole ... 45
5.18. Hasil analisis spektrum slice A –A’ ... 46
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pulau Sumatra terletak pada pertemuan lempeng Eurasia dan lempeng Indo-Australia sehingga menyebabkan adanya jalur pegunungan vulkanik yang berpotensi sebagai sumber daya panasbumi (geothermal). Salah satu daerah yang prospek geothermal dan terletak pada jalur vulkanik adalah Ulubelu, Lampung.
Ulubelu termasuk dalam peta geologi lembar Kotaagung, didominasi oleh batuan gunung api quarter muda atau Qhv(t) dengan litologi breksi, lava dan tufa. Berdasarkan litologi tersebut maka diasumsikan reservoar panasbumi berupa batuan beku andesitik-basaltik.
Metode geomagnetik merupakan salah satu metode geofisika yang digunakan untuk memetakan batuan bawah permukaan berdasarkan respon kemagnetan batuan tersebut. Variasi respon kemagnetan batuan menjadi dasar dalam menetukan kedalaman, lithologi (jenis) dan geometri batuan tersebut.
2
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah pemodelan reservoar daerah panasbumi Ulubelu berdasarkan data anomali magnetik reduction to the pole.
1.3 Batasan Masalah
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Daerah Penelitian
Daerah panasbumi Ulubelu secara administratif termasuk kedalam wilayah Kabupaten Tanggamus, Provinsi Lampung. Gambar 2.1 menunjukkan lokasi daerah penelitian yang berada pada koordinat 104° 33’ 4” BT dan 5° 18’ 48” LS. Ulubelu merupakan salah satu sektor di timur laut patahan Semangka dan bagian dari region Tanggamus (Suharno, 2003).
4
2.2 Struktur Geologi
Geologi regional daerah penelitian didominasi oleh vulkanik muda (Holocene-Pleistosen) seperti breksi, lava dan tuffa. Pada formasi Hulusimpang (miocene-Oligosene) terdiri dari breksi vulkanik dan lava. Batuan tua terdapat pada komplek Gunung Kasih dengan sekuen metamorpik dari rendah sampai sedang di daerah timurlaut dari vulkanik muda.
Geologi permukaan di area penelitian banyak didominasi oleh produk vulkanik kuarter dan vulkanik tersier atau disebut vulkanik Tanggamus. Alluvium dan batuan altrasi berada pada bagian baratdaya area penelitian. Banyak lapisan yang terpanaskan tetapi lapisan altrasi dari sistem geothermal berada pada bagian tengah area penelitian dekat dengan daerah Pagaralam pada kaldera Ulubelu. Dengan arah trend dari utara ke selatan dan baratdaya, sejajar dengan sungai Belu dan sungai Ngarip.
5
Produk piroklastik Gunung Kebawok memiliki arah penyebaran menuju utara dan barat, sebagian berada menutup lava Gunung Kukusan. Breksi lahar dan lava andesit adalah hasil dari Gunung Tanggamus pada bagian atas dan baratdaya sebagai hasil vulkanik muda. Proklastik dan lava andesit dari Gunung Rindingan pada bagian utara dan dan barat laut menutup produk dari Gunung Sulah, Gunung Kukusan dan Gunung Duduk.
Daerah panasbumi Ulubelu terbentuk didalam suatu rentetan kejadian tekto-vulkanik yang collapse membentuk depresi (Bemmelen, 1949). Kegiatan tektonik yang berkembang, berasal dari suatu mata rantai kejadian regional yang menyusuri pematang Pulau Sumatera, membentuk patahan-patahan semangka yang bersambung-sambung dari selatan ke utara atau sebaliknya. Didalam depresi Ulubelu berkembang lagi patahan patahan terlokalisir yang terbentuk akibat ekses gerakan tektonik regional Semangka maupun oleh gravity forces yang bergerak untuk mencari posisi keseimbangan.
2.3 Sistem Panas Bumi
Sistem panasbumi terbentuk sebagai hasil perpindahan panas dari sumber panas di sekelilingnya yang terjadi secara konduksi dan secara konveksi. Perpindahan panas secara konduksi terjadi melalui batuan, sedangkan perpindahan panas secara konveksi terjadi karena adanya kontak antara air dengan suatu sumber panas.
6
dan manifestasi panasbumi lainnya seperti yang terlihat di Gambar 2.2, dimana beberapa diantaranya, yaitu mata air panas, kolam air panas sering dimanfaatkan oleh masyarakat setempat untuk mandi, berendam, mencuci, masak dll. 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 (Nenny, 2001).
Gambar 2.2. Jenis-jenis Manifestasi Permukaan (Nenny, 2001)
7
Gambar 2.3. Model Sistem Panasbumi Ulubelu, Kabupaten Tanggamus, Lampung (Pertamina Geothermal Energi, 2008)
Dilihat dari batuan penyusunnya, daerah panasbumi Ulubelu didominasi oleh formasi batuan gunung api quarter muda dengan litologi breksi, lava dan tuffa dari andesitik-basaltik yang merupakan batuan beku yang memiliki sifat kemagnetan tertentu. Akibat dari alterasi dengan fluida panas, sifat kemagnetan batuan tersebut dapat terdemagnetisasi yang menyebabkan sifat kemagnetan batuan tersebut menjadi lebih rendah dari nilai kemagnetan batuan disekitarnya (beranomali). Dengan adanya gejala-gejala itu, maka metode geomagnetik dapat digunakan untuk memetakan daerah-daerah zona terdemagnetisasi tersebut.
8
kemagnetannya. Metode geomagnetik dapat mengidentifikasi zona alterasi itu bila fluida panas yang melalui formasi batuan tersebut suhunya tidak lebih dari 300o hingga 400oC.
III. TEORI DASAR
3.1. Prinsip Dasar Magnetik
3.1.1. Gayamagnetik
Charles Augustin de Coulomb pada tahun 1785 menyatakan bahwa gaya magnetik berbanding terbalik terhadap kuadrat jarak antara dua muatan magnetik, yang persamaannya mirip seperti hukum gaya gravitasi Newton. Dengan demikian, apabila dua buah kutub P1 dan P2 dari monopole magnetik yang berlainan terpisah
pada jarak r, maka persamaan gaya magnetik dinyatakan seperti berikut,
� = 1�1�2
�2 �
dimana, � m adalah gaya magnetik monopole pada P1 dan P2, r adalah vektor
satuan ber-arah dari P1 ke P2, p adalah muatan kutub 1 dan 2 monopol, µ adalah
permeabilitas medium magnetik (untuk ruang hampa µ = 1).
3.1.2. Kuat medan magnetik
Gaya magnetik � m per satuan muatan P1 didefenisikan sebagai kuat medan
magnetik terukur (H). Dengan demikian dihasilkan kuat medan magnet pada muatan P1, dapat dinyatakan sebagai,
� = �
�1
= 1�1
�2� (3.2)
dimana, H adalah kuat medan magnetik terukur.
10
3.1.3. Intensitas magnetik
Jika suatu benda terinduksi oleh medan magnet � , maka besar intensitas magnetik yang dialami oleh benda tersebut adalah (Reynold, 1995),
=�.�
dimana, � adalah intensitas magnetisasi, k adalah suseptibilitas magnetik.
Suseptibilitas dinyatakan sebagai tingkat termagnetisasinya suatu benda karena pengaruh medan magnet utama, dimana hubungan (k) dalam satuan SI dan emu dinyataka sebagai berikut:
� = 4��′
dimana, k’ adalah suseptibilitas magnetik (emu), k adalah suseptibilitas magnetik (SI).
3.1.4. Medan magnetik induksi dan magnetik total
Adanya medan magnetik regional yang berasal dari bumi dapat menyebabkan terjadinya induksi magnetik pada batuan di kerak bumi yang mempunyai suseptibilitas yang tinggi. Medan magnetik yang dihasilkan pada batuan ini sering disebut sebagai medan magnetik induksi atau medan magnetik sekunder.
Pada Gambar 3.1 mengilustrasikan medan magnet induksi yang timbul pada bahan magnetik yang mana medan magnet induksi (H) masuk melalui kutub positif mengarah ke kutub negatif.
Gambar 3.1. Induksi magnetik pada medium (Robinson and Coruh, 1988). (3.3)
11
Sementara itu medan magnetik yang terukur oleh magnetometer adalah medan magnet total, yang berupa gabungan antara medan magnetik utama dan medan
Persamaan (3.5) dan (3.6) mengabaikan faktor medan magnet remanen dan medan luar Bumi. Sebagai ilustrasi, hubungan antara medan magnet utama, medan magnetik induksi dan medan magnetik total (yang terukur oleh magnetometer) dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Apabila, F = Famb + Find
Sehingga, Find = F - Famb
Maka total anomali ∆F adalah pengurang medan magnet total (F) dengan medan magnet kerak bumi (Famb),
∆F = F - Famb
dimana, F adalah total medan magnet, Famb adalah medan magnet kerak pada
lokasi tertentu, Find adalah induksi medan magnet.
(3.5)
(3.6)
(3.7) (3.8)
12
Gambar 3.2. Total anomali medan magnet dihasilkan dari body lokal magnet, (a). Famb memiliki harga ribuan nT, (b). Sebuah body memiliki induksi
magnet (Find) dengan harga ratusan nT sehingga total medan
magnet adalah jumlah (Find) dan (Famb), (c). Profil anomali total ∆(F) dari pengurangan medan magnet total (F) oleh medan magnet
kerak (Famb) (Butler, 1992).
13
3.1.5. Kemagnetan bumi
Medan magnet bumi secara sederhana dapat digambarkan sebagai medan magnet yang ditimbulkan oleh batang magnet raksasa yang terletak di dalam inti bumi, namun tidak berimpit dengan garis utara-selatan geografis Bumi.
Sedangkan kuat medan magnet sebagian besar berasal dari dalam bumi sendiri (98%) atau medan magnet dalam (internal field), sedangkan sisanya (2%) ditimbulkan oleh induksi magnetik batuan di kerak bumi maupun dari luar angkasa. Medan magnet internal berasal dari inti bumi (inner core) dan kerak bumi (crustal earth). Beberapa alasan sehingga bumi memiliki medan magnetik, diantaranya;
1.Kecepatan rotasi Bumi yang tinggi
2.Proses konveksi mantel dengan inti luar bumi (bersifat kental) 3.Inti dalam (padat) yang konduktif, kandungan yang kaya besi.
Medan magnet bumi secara sederhana dapat digambarkan sebagai medan magnet yang ditimbulkan oleh batang magnet raksasa yang terletak dalam inti bumi. Pada Gambar 3.3 menjelaskan mengenai medan magnet dinyatakan sebagai besar dan
14
Gambar 3.3. (a). Deklinasi adalah besar sudut penyimpangan arah utara magnet terhadap arah utara geografis, (b). Inklinasi adalah besar sudut penyimpangan arah magnet terhadap arah horizontal.
3.1.6. Kutub geomagnetik
Geomagnetical pole (kutub geomagnetik/kutub dipole) adalah persimpangan
sudut kutub geografis dari permukaan bumi dengan sumbu magnet batang hipotesis yang ditempatkan di pusat bumi dan diperkirakan sebagai bidang geomagnetik,. Ada semacam kutub masing-masing di belahan bumi dan kutub disebut sebagai "kutub utara geomagnetik" dan "kutub selatan geomagnetik". Catatan : Bumi memiliki dua kutub yang sering dikenal sebagai “Geomagnetic
Poles” yang merupakan kutub teoritis dimana sumbu magnet membentuk sudut
11,5o dengan sumbu rotasi bumi, yaitu pada,
a. Kutub utara magnet terletak di Canadian Artic Island dengan lintang : 75,5º BT dan bujur : 100,4o BB.
15
Pada Gambar 3.4 menjelaskan mengenai prinsip metode magnetik yang diilustrasikan menggunakan sebuah objek berbentuk kubus, lalu komponen-komponen yang digunakan pada prinsip metode magnetik yaitu berpatokan untuk sumbu x (utara geografis) dan sumbu y (timur geografis), kemudian ditentukan arah meridian magnetik (H) yang mana untuk mendapatkan nilai sudut yang dibentuk dari arah utara geografis ke arah utara magnetik yaitu dengan menghitung nilai deklinasi, lalu ditentukan arah total intensitas (F) yang mana untuk mendapatkan nilai sudut yang dibentuk dari arah meridian magnetik (H) terhadap total intensitas yaitu dengan menghitung nilai inklinasi, dan sumbu z berperan sebagai arah kedalaman.
Gambar 3.4. 7 (tujuh) variabel magnetik : (F) adalah total intensitas, (H) adalah Horisontal Intensitas, (X) adalah North Component, (Y) adalah
East component, (Z) adalah Vertical Component, (I) adalah
16
3.1.7. The international geomagnetic reference field (IGRF)
IGRF adalah nilai matematis standar dari medan magnet utama bumi akibat rotasi dan jari–jari bumi. IGRF merupakan upaya gabungan antara pemodelan medan magnet dengan lembaga yang terlibat dalam pengumpulan dan penyebarluasan data medan magnet dari satelit, observatorium, dan survei di seluruh dunia yang setiap 5 tahun diperbaharui.
Medan magnet bumi terdiri dari 3 bagian : 1. Medan magnet utama (main field)
Medan magnet utama dapat didefinisikan sebagai medan rata-rata hasil pengukuran dalam jangka waktu yang cukup lama mencakup daerah dengan luas lebih dari 106 km2.
2. Medan magnet luar (external field)
Pengaruh medan magnet luar berasal dari pengaruh luar bumi yang merupakan hasil ionisasi di atmosfir yang ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari. Karena sumber medan luar ini berhubungan dengan arus listrik yang mengalir dalam lapisan terionisasi di atmosfir, maka perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat.
3. Medan magnet anomali
Medan magnet anomali sering juga disebut medan magnet lokal (crustal field). Medan magnet ini dihasilkan oleh batuan yang mengandung mineral
bermagnet seperti magnetit (Fe7S5), titanomagnetite (Fe2TiO4) dan lain-lain
yang berada di kerak bumi.
17
Secara garis besar anomali medan magnetik disebabkan oleh medan magnetik remanen dan medan magnetik induksi. Medan magnet remanen mempunyai peranan yang besar terhadap magnetisasi batuan yaitu pada besar dan arah medan magnetiknya serta berkaitan dengan peristiwa kemagnetan sebelumnya sehingga sangat rumit untuk diamati. Anomali yang diperoleh dari survei merupakan hasil gabungan medan magnetik remanen dan induksi, bila arah medan magnet remanen sama dengan arah medan magnet induksi maka anomalinya bertambah besar. Demikian pula sebaliknya. Dalam survei magnetik, efek medan remanen akan diabaikan apabila anomali medan magnetik kurang dari 25% medan magnet utama bumi (Telford et al, 1990), sehingga dalam pengukuran medan magnet
H adalah medan magnet utama bumi,HLadalah medan magnet luar.
3.2. Suseptibilitas Batuan
Harga suseptibilitas (k) ini sangat penting di dalam pencarian benda anomali karena sifat ferromagnetik untuk setiap jenis mineral dan batuan yang berbeda antara satu dengan lainnya. Nilai (k) pada batuan semakin besar jika dalam batuan tersebut semakin banyak dijumpai mineral-mineral bersifat magnetik. Berdasarkan nilai (k) dibagi menjadi kelompok-kelompok jenis material dan batuan peyusun litologi bumi, yaitu;
18
3.2.1 Diamagnetik
Dalam batuan diamagnetik atom–atom pembentuk batuan mempunyai kulit elektron berpasangan dan mempunyai spin yang berlawanan dalam tiap pasangan. Jika mendapat medan magnet dari luar orbit, elektron tersebut akan berpresesi yang menghasilkan medan magnet lemah yang melawan medan magnet luar tadi. Mempunyai suseptibilitas (k) negatif dan kecil dan Suseptibilitas (k) tidak tergantung dari pada medan magnet luar. Contoh : bismuth, grafit, gipsum, marmer, kuarsa, garam.
Tabel 3.1. Suseptibilitas material diamagnetisme
Material Diamagnetism(x 10-5)
Bismut -16.6
Di dalam paramagnetik terdapat kulit elektron terluar yang belum jenuh yakni ada elektron yang putarannya tidak berpasangan dan mengarah pada arah putaran yang sama. Jika terdapat medan magnetik luar, putaran tersebut berpresesi menghasilkan medan magnet yang mengarah searah dengan medan tersebut sehingga memperkuatnya. Akan tetapi momen magnetik yang terbentuk terorientasi acak oleh agitasi termal, oleh karena itu bahan tersebut dapat dikatakan mempunyai sifat :
19
Suseptibilitas k bergantung pada temperatur. Contoh : piroksen, olivin, garnet, biotit, amfibolit dll.
Tabel 3.2. Suseptibilitas material paramagnetisme
Material Paramagnetism (x10-5)
Tungsten 6.8
Terdapat banyak kulit electron yang hanya diisi oleh suatu elektron sehingga mudah terinduksi oleh medan luar. Keadaan ini diperkuat lagi oleh adanya kelompok-kelompok bahan berspin searah yang membentuk dipole-dipole magnet (domain) mempunyai arah sama, apalagi jika didalam medan magnet luar.Mempunyai sifat :
Suseptibilitas k positif dan jauh lebih besar dari satu.
Suseptibilitas k bergantung dari temperatur.
Contoh : besi, nikel, kobal, terbium, dysprosium, dan neodymium.
Ferromagnetik dibagi menjadi dua yaitu; 1. Antiferromagnetik
20
dengan titik curie kemudian turun lagi menurut hukum curie-weiss. Contoh : hematit (Fe2O3).
2. Ferrimagnetik
Pada bahan ferrimagnetik domain-domain tadi juga saling antiparalel tetapi jumlah dipole pada masing-masing arah tidak sama sehingga masih mempunyai resultan magnetisasi cukup besar. Suseptibilitasnya tinggi dan tergantung temperatur. Contoh : magnetit (Fe3O4), ilmenit (FeTiO3), pirhotit (FeS), hematit
(Fe2O3), ferrite (NiOFe2O3), yttrium (Y3Fe5O12).Berdasarkan proses terjadinya
maka ada dua macam magnet:
Magnet induksibergantung pada suseptibilitasnya menyebabkananomali pada medan magnet bumi.
Magnet permanen bergantung pada sejarah pembentukan batuan tadi (Jensen and MacKintosh, 1991).
Tabel 3.3. Suseptibilitas batuan dan mineral (Telford et al, 1990)
21
Jenis Suseptibilitas X103 (SI) Mineral-mineral Range Rata-rata
3.3. Reduksi Ke Kutub (reduction to pole)
22
Dimana:
merupakan reduksi ke kutub karena adalah anomali yang akan diukur pada kutub magnet utara, dimana induksi magnetisasi dan lapangan ambient keduanya akan diarahkan secara vertikal ke bawah (Gambar 3.5).
Gambar 3.5. Anomali magnetik sebelum dan setelah direduksi ke kutub (Blakely, 1995)
Pada Gambar 3.5 diatas memproyeksikan gambaran sebelum dan sesudah di reduksi ke kutub, pada gambar sebelah kiri yaitu sebelum direduksi ke kutub, anomali dipengaruhi oleh dua acuan yang mengakibatkan penggambaran anomalinya berada pada tengah-tengah antara acuan satu yang keatas dan acuan kedua yang kearah bawah. Sedangkan pada gambar sebelah kanan adalah penggambaran anomali yang sudah direduksi ke kutub dimana anomalinya hanya dipengaruhi oleh satu acuan, sehingga dapat mempermudah dalam pemodelan.
3.4. Kontinuasi Ke Atas (upward continuation)
Suatu proses pengubahan data medan potensial yang diukur pada suatu bidang permukaan, menjadi data yang seolah-olah diukur pada bidang permukaan lebih ke atas disebut kontinuasi ke atas. Metode ini juga merupakan salah satu metode
(3.11)
23
yang sering digunakan karena dapat mengurangi efek dari sumber anomali dangkal, yang diilustrasikan pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6. Ilustrasi kontinuasi ke atas (Telford et al, 1990)
Berikut ini adalah persaman untuk kontinuasi ke atas berdasarkan Blakely tahun 1995:
Dimana, adalah harga medan potensial pada bidang kontinuasi pengangkatan, adalah jarak atau ketinggian pengangkatan, adalah harga medan potensial pada bidang observasi sebenarnya. Dalam penerapan persamaan-persamaan yang masih dalam bentuk domain spasial sulit untuk diimplementasikan karena harus diketahui dengan pasti harga medan potensial disetiap titik pada bidang hasil pengangkatan.
24
Tabel 3.4. Koefisien kontinuasi ke atas (Telford et al, 1990)
i ri K(ri,1) K(ri,2) K(ri,3) K(ri,4) K(ri,5) selalu bersuperposisi atau bercampur dengan anomali magnetik lain yang berasal dari sumber yang sangat dalam dan luas di bawah permukaan bumi. Anomali magnetik ini disebut sebagai anomali magnetik regional (Breiner, 1973). Untuk menginterpretasi anomali medan magnetik yang menjadi target survei, maka dilakukan koreksi efek regional, yang bertujuan untuk menghilangkan efek anomali magnetik regional dari data anomali medan magnetik hasil pengukuran.
25
3.6. Interpretasi Data Geomagnetik
Secara umum interpretasi data geomagnetik terbagi menjadi dua, yaitu interpretasi kualitatif dan kuantitatif. Interpretasi kualitatif didasarkan pada pola kontur anomali medan magnetik yang bersumber dari distribusi benda-benda termagnetisasi atau struktur geologi bawah permukaan bumi. Selanjutnya pola anomali medan magnetik yang dihasilkan ditafsirkan berdasarkan informasi geologi setempat dalam bentuk distribusi benda magnetik atau struktur geologi, yang dijadikan dasar pendugaan terhadap keadaan geologi yang sebenarnya.
Interpretasi kuantitatif bertujuan untuk menentukan bentuk atau model dan kedalaman benda anomali atau struktur geologi melalui pemodelan matematis. Untuk melakukan interpretasi kuantitatif, ada beberapa cara dimana antara satu dengan lainnya mungkin berbeda, tergantung dari bentuk anomali yang diperoleh, sasaran yang dicapai dan ketelitian hasil pengukuran.
3.7. Analisa Spektrum
26
Untuk analisa spektrum satu dimensi, data anomali medan magnetik yang terdistribusi pada suatu penampang lintang (cross section) dapat diekspansi dalam deret Fourier (Blakely, 1995), yaitu :
∆� �� = cos � ��+ sin � ��
=0
dengan :
n = 0,1,2,3,….
L = setengah panjang interval cuplik
N = jumlah maksimum data pada arah x
xi = interval cuplik dalam arah x
λn = ½ untuk n = 0 dan 1 untuk n > 0
An = koefisien suku cosinus.
27
IV. METODE PENELITIAN
4.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Tugas Akhir ini dilakukan dari tanggal 15 Maret sampai tanggal 23 September 2014 di Laboratorium Teknik Geofisika Universitas Lampung.
4.2 Alat dan Bahan
Ada pun alat dan bahan yang digunakan pada Kerja Praktik ini : 1. Data magnetik daerah Panas Bumi Ulubelu (Data Primer).
2. Data penunjang seperti nilai bacaan alat, nilai koreksi harian, nilai koreksi IGRF, nilai anomali magnet total (AMT), peta geologi daerah, koordinat titik pengukuran magnetik, dan waktu pengukuran.
3. Peta dasar untuk membuat peta. 4. Laptop.
5. Software Ms. Excel, Surfer 10, MagPick, dan Mag3D, Matlab. 6. Koneksi internet.
4.3 Prosedur Penelitian
4.3.1 Peta Anomali Magnet
28
lunak surfer 10 yang akan menunjukkan nilai dari anomali medan magnet totalnya.
4.3.2 Filter Reduksi ke Kutub
Dari data anomali total pada setiap pengukuran kemudian dilakukan filter reduksi ke kutub. Proses reduksi ke kutub (reduction to the pole) yang dilakukan untuk menghilangkan gangguan dalam objek magnetik (dipole) atau dikenal dengan gangguan kutub, yang akan di transformasikan menjadi (satu kutub). Reduksi ke kutub adalah salah satu filter pengolahan data magnetik untuk menghilangkan pengaruh sudut inklinasi magnetik. Filter tesebut diperlukan karena sifat dipole anomali magnetik menyulitkan interpretasi data lapangan yang umumnya masih berpola asimetrik. Tahapan pengolahannya dengan menggunakan perangkat lunak MagPick dengan memasukkan nilai inklinasi pada pengolahan filter reduksi ke kutub ini.
Setelah mendapatkan peta anomali magnet total yang telah di filter reduksi kekutub maka tahap selanjutnya, peta sumur panasbumi Ulubelu dioverley dengan peta kontur anomali magnet total yang telah di reduksi kekutub untuk mendapatkan penyebaran anomali dengan kontras magnet rendah pada peta sumur panas bumi Ulubelu.
4.3.3 Filter Kontinuasi ke Atas
29
MagPick maka diperoleh nilai anomali total dalam peta anomali magnetik kontinuasi ke atas.
4.3.4 Pemodelan Inversi 3-D Magnetik
Langkah dalam pembuatan pemodelan 3-D dengan menggunakan perangkat lunak MAG3D yang ditunjang oleh informasi-informasi yaitu inklinasi, deklinasi, IGRF dan informasi geologi dari lokasi penelitian. Lalu untuk menjalankan MAG3D dilakukan dengan membuat mesh berupa data masukan yang merupakan suatu kubus yang diasumsikan sebagai bumi yang terdiri dari cell berupa prisma yang memiliki nilai kontras suseptibilitas tertentu.
Data hasil pengolahan setelah kontinuasi ke atas atau reduksi ke kutub dilakukan, maka langkah selanjutnya yaitu dibuat peta kontur yang difungsikan untuk melihat bagaimana anomali magnetik yang tersebar di wilayah penelitian, kemudian dilanjutkan ke tahapan pemodelan 3D untuk melihat model secara keseluruhan dan bagaimana sebaran kontras suseptibilitasnya di daerah penelitian.
VI. KESIMPULAN
Dari hasil analisis dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Berdasarkan pemodelan inversi 3D anomali magnetik yang dihasilkan, batas awal kenampakan anomali yang diduga reservoar panasbumi Ulubelu berada pada kedalaman sekitar 700m dari topografi dengan kontras suseptibilitas berada pada range 1 s.d. 2 SI.
2. Hasil analisa spektrum slice A-A’ menunjukan ketebalan residual anomali yaitu sebesar 157,49m dengan batas top residual berada pada kedalaman 6,33m dan batas bottom residual berada pada kedalaman 163,82m. Batas bottom regional berada pada kedalaman 1927,56m dan ketebalan regional
anomali sebesar 1763,74m. Sedangkan noise berada pada kedalaman 0m s.d. 6,33m dari topografi daerah penelitian.
3. Hasil analisa spektrum slice B-B’ menunjukan ketebalan residual anomali yaitu sebesar 221m dengan batas top residual berada pada kedalaman 24.77m dan batas bottom residual berada pada kedalaman 245,77m. Batas bottom regional berada pada kedalaman 1608,59m dan ketebalan regional
DAFTAR PUSTAKA
Amin, T.C., Sidarto., Santosa, S dan Gunawan, W., 1993. Peta Geologi Lembar Kotaagung, Sumatera. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi,
Bandung.
Bemmelen, van, R.W., 1949. The Geology of Indonesia. The Hague : Govt. Printing Office, Nederland.
Blakely, R.J., 1995. Potential Theory In Gravity and Magnetic Applications. Cambridge University Press, Cambridge.
Breiner, S., 1973. Applications Manual for Portable Magnetometers. GeoMetrics, Sunnyvale, California.
Butler, R.F., 1992. Paleomagnetism: Magnetic Domains To Geologic Terranes. Blackwell Scientific Publications, Boston.
Herman, Z.D., 2010. Potensi Panas Bumi dan Pemikiran Konservasinya. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral RI, Jakarta.
Hermawan, Agus., Nugrahaningsih, M., Sumamo., Mamoto., Subiyanto, F.X., Suhardi, S., Wirawan., 2003. Peta Provinsi Lampung. Bakosurtanal. Bogor.
Indratmoko, P., Nurwidyanto, M.N dan Yulianto, T., 2009. Interpretasi Bawah Permukaan Daerah Manifestasi Panas Bumi Parang Tritis Kabupaten
Bantul DIY Dengan Metode Magnetik. Berkala Fisika FMIPA UNDIP,
Jensen, J., and MacKintosh, A.R., 1991. Rare Earth Magnetism. Clarendon Press, Oxford.
Reynold, J.M., 1995. An Introduction to Applied and Environmental Geophysics. Mold, Clwyd, North Wales, United Kingdom.
Robinson, E., and Coruh, C., 1988. Basic Exploration Geophysics. Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia.
Saptadji, M, Nenny., 2001. Teknik Panasbumi. Departemen Teknik Perminyakan ITB, Bandung.
Suharno., 2000. A Geological and Geophysical Study of The Ulubelu Geothermal Field in Tanggamus, Lampung, Indonesia. The University of Auckland,
Auckland.
Suharno., 2003. Geophysical, Geological and Paleohydrological Studies of the Rendingan-Ulubelu-Waypanas (RUW) Geothermal System, Lampung,
Indonesia. The University of Auckland, Auckland.
