GEOLOGI DAN GEOKIMIA PANAS BUMI
DAERAH SONGA - WAYAUA, HALMAHERA SELATAN, PROVINSI MALUKU UTARA
Herry Sundhoro, Kasbani, Bangbang Sulaeman dan Iyus Rustama Kelompok Program Penelitian Panas Bumi
ABSTRACT
The accessibility of hot fluids in the depth of Songa - Wayau are marked by Pelepele Besar, Pelepele Pesisir, Babale Lansa, Padopado and Wayaua thermal futures. Those futures, such as: hot springs, fumaroles, mud pools, hot grounds, steaming grounds and altered rocks, which have varies temperature between 65.6 - 100,40 C, and also hot spring flow - rate are about 0.5 - 1 l/ minute.
The geothermal manifestations here is covered by volcanic, and metamorphic rocks, which is associated to the N 330º E, dike of Recent volcanics lineament.
All hot waters are characterized by a high concentration of Cloride water type, and most of them are situated in the immature water, while a few of them are also situated in partial equalibrium. The calculation of underneath thermal hot fluids/ reservoar varies between 221 - 254° C, its used the geothermometer of Na - K Fournier, 1981 and Giggenbach, 1988.
ABSTRAK
Hadirnya fluida panas di kedalaman Songa - Wayau dicerminkan oleh manifestasi panas di permukaan Pelepele Besar, Pelepele Pesisir, Babale Lansa, Padopado and Wayaua. Manifestasi tersebut berupa mata air panas, fumarola, kolam lumpur, tanah panas, tanah panas beruap dan batuan ubahan (alterasi), dengan temperatur bervariasi antara 65.6 - 100,40 C dan debit air panas sebesar ± 0.5 - 1 l/ menit.
Manifestasi panas di sini berada di lingkungan batuan vulkanik dan metamorfik, dan berasosiasi dengan struktur dike berupa kelurusab gunungapi berarah N 330º E.
Karakteristik semua air panas bertipe Klorida, dan kebanyakan berada di immature water, namun beberapa ada yang terletak juga di partial equalibrium. Penghitungan suhu fluida di bawah permukaan dengan mengaplikasikan formula Na - K Fournier, 1981 dan Giggenbach, 1988, menghasilkan temperatur reservoar bervariasi antara 221 - 254°.C
---
PENDAHULUAN
Daerah Songa - Wayaua, Kabupaten Halmahera Selatan berdasarkan kondisi geologinya memiliki sumber energi alternatif panas bumi. Sejauh ini survai dan pengembangannya belum dilakukan secara sistimatik. Dalam memenuhi konsumsi energi daerah, Kabupaten ini masih menggunakan energi minyak bumi (bensin dan solar) yang harus dipasok dari daerah lain, karena Kabupaten Halsel sendiri tidak memiliki sumber energi fosil (minyak bumi, gas dan batubara). Sehingga subsidi yang diberikan Pemerintah menjadi mahal, akibat pembelian minyak bumi selalu dikonversikan dengan nilai dolar yang nilainya selalu melambung bila dibandingkan dengan nilai rupiah. Untuk memenuhi kebutuhan energi tersebut, perlu diupayakan sumber energi berasal
dari daerah sendiri, diantaranya adalah energi panasbumi.
Dukungan lainnya berupa literatur Muchsin (1976) yang melaporkan bahwa di P. Bacan ada mataair panas di Kampung Tawa dengan suhu 103º C
Maksud survai adalah untuk mengetahui karasteristik geologi dan geokimia, berupa urutan dan sebaran batuan, sistim panas bumi, tipe air panas, suhu prakiraan di bawah permukaan dan daerah up- flow.
Targetnya adalah untuk mengetahui luas daerah prospek, daerah dis-charge dan re-charge, model panas bumi berdasar data geologi dan greokimia, karakter fisika dan kimia air panas dan anomali Hg, CO2.
Lokasi bahasan berada di koordinat 127.60.00 -127.70.00 mT dan 0.66.00 - 0.77.00 mS (Gbr 1). Secara administratif pemerintahan
berada di Kecamatan Bacan Timur, Kabupaten Halmahera Selatan, Provinsi Maluku Utara .
GEOLOGI DAERAH
Stratigrafi, Satuan batuan terdiri dari 14. Urutan tua ke muda: Satuan malihan/ metamorfik (Km), lava G. Jere (Tolj), Granit Tawa (Tmgt), Aliran Piroklastik Pele (Qap), Gamping moluska dan foraminifera (Qpg), lava G. Lansa (Oll), lava G. Bibinoi (Olb), lava G. Songa (Ols), Aliran Piroklastik G. Songa (Qjs), Jatuhan Piroklastik G. Songa (Qjs), Jatuhan Piroklastik G. Lansa (Qjs), Gamping Terumbu (Qgt), Kolovium (Qk) dan Aluvium (Qa) (Gbr 2).
Struktur Geologi, dicerminkan kelurusan (lineament) gunungapi, kerucut gunungapi, danau kawah (crater), kelurusan tofografi, paset segitiga, gawir sesar, kekar (joint), off-set batuan, breksiasi, cermin sesar (slikcen-side), endapan kolovium, manifestasi panas dan alterasi.
Berdasar cerminan tersebut, maka struktur geologi daerah berupa: kelurusan kerucut G. Bibinoi, G. Lansa/ G. Pele, danau kawah G. Songa, 4 kawah di G. Lansa, 2 struktur sesar timurlaut-baratdaya, 1 sesar utara baratlaut-selatan tenggara dan 1 sesar normal arah utara timurlaut-selatan baratdaya (Gbr 2).
• Kelurusan (lineament) gunungapi, N 330º E, berupa dike yang memotong basement
• Danau kawah G. Songa, lebar ± 1 km2.
• Danau kawah di timur G. Lansa, ada 4 kawah ± 10 X 10 m2 sampai 20 X 20 m2).
• Dua sesar timurlaut-baratdaya yang memotong Bkt. Genem N 60º E. Di utara berupa batas metamorfik dan vulkanik Tersier, di selatan berupa batas metamorfik dan granit Tersier. • Satu sesar N 140-145º E, blok utara relatif naik
dan blok selatan turun, dan memunculkan mata air panasWayaua.
• Satu sesar N 25-N 45º E, yang menunjukkan blok utara naik dan blok selatan turun. Bidang sesar berupa batas metamorfik dengan kolovium Sesar memunculkan air panas, tanah panas, lumpur panas, fumarola dan batuan ubahan bersuhu 80 - 102º C.
HIDROGEOLOGI
Wilayah air tanah dibagi 3, yaitu; Daerah resapan air, daerah munculan air dan Aliran permukaan (Gbr 3).
Daerah re-charge (resapan air) berada di satuan morfologi ST, SB dan SG. Mencakup ± 70 %
luas daerah. Air hujan yang meresap ke bumi terperangkap menjadi air tanah dalam (catchment
area) pada batuan permeabilitas (feed-zone).
Daerah dis-charge (munculan air) berada di satuan morfologi pedataran, mencakup ± 20 % luas daerah. Air hujan/ meteoric water yang meresap ke bumi dan tidak menjadi catchment
area akan muncul ke permukaan sebagai limpasan
mataair panas dan air dingin berupa akumulasi air tanah dangkal..
Aliran air permukaan (run-off water) merupakan air hujan yang mengalir sebagai sungai. Secara gravitasi mengalir dari elevasi tinggi ke rendah, selanjutnya ke laut Lapan di timur dan laut Wayaua di barat (Gbr 3).
MANIFESTASI PANAS BUMI
Manifestasi panas permukaan berupa; mataair
panas, fumarola, kolam lumpur (mud pool), tanah panas (hot ground), tanah panas beruap (steaming
ground) dan alterasi. Kriteria berupa:
• Manifestasi Pele pele Besar (APSGA 1), elevasi + 1-5 m dpl. Temperatur air panas 99.8-100.20 C, suhu udara 29.6o C, pH 7.05 , debit ± 0.5 l/ detik. Fisik, berwarna jernih, sedikit bau belerang, rasa kesat, ada gelembung gas dan sinter silika dan oksida besi. Ada fumarola berbau belerang kuat, temperatur 103.50 C, tanah panas 93.70 C dan batuan ubahan. Luas ± 80 x 20 m2.
• Manifestasi Pele pele Pesisir (APSGA 2), elevasi + 1-25 m dpl. Ada fumarola, kolam lumpur, tanah panas dan alterasi. Temperatur air panas 97.8-100.40 C, temperatur udara 28.4o C, pH 6.6, debit ± 1 l/ detik. Luas ± 3.5 m2.
Fisik air panas jernih, bau belerang lemah, rasa kesat, ada gelembung gas dan sinter silika dan oksida besi kecoklatan. Fumarola berbau belerang menyengat, bertemperatur 100.4-103.50 C, beberapa kolam lumpur bertemperatur 77-87.40 C, tanah panas 90.6-102.60 C dan batuan alterasi. Luas ± 80 x 30 m2 .
• Manifestasi Babale Langsa (APSGA 3), elevasi + 2 m dpl. Temperatur air 450 C, temperatur udara 360 C, pH 7, debit ± 0.5 l/ detik. Fisik jernih, tidak berasa, terkadang bergelembung gas.
• Manifestasi Pado-pado (APPD), elevasi + 1-5 m dpl. .Mata air panas bertemperatur 82.6-91.30 C, temperatur udara 28.90 C, pH 7.14, debit ± 0.5 - 1 l/ detik . Fisik air jernih, berbau belerang, tawar, bergelembung gas, beruap tipis, ada sinter silika dan oksida besi kecoklatan.
• Manifestasi Wayaua (APWA), elevasi + 1-5 m dpl. Temperatur air panas 65.6-69.20 C, temperatur udara 30.1 C, pH 7.11, debit ± 0.5-1 l/ detik. Fisik air jernih, tidak berasa, bergelembung gas . Luas ± 300 x 10 m2.
GEOKIMIA Kimia Air panas
Analisis kimia akan menentukan karakteristik, tipe dan lingkungan air panas, berdasarkan ploting kandungan unsur pada diagram segitiga Giggenbach, 1988 (Gbr 4 dan 5).
Ploting konsentrasi unsur air panas pada diagram segitiga Cl-SO4-HCO3 (Gbr 5) menunjukkan, semua bertipe klorida.
Air panas tipe klorida, berindikasi sebagai fluida panas yang keluar dari deep water. Namun air panas Wayaua ada di pesisir pantai, sehingga besarnya Cl- adalah akibat kontaminasi air laut. Ploting air panas diagram segitiga Na/1000-K/100-√Mg menunjukkan, bahwa air panas Wayaua dan Babale Lansa ada di immature water. Artinya air panas tadi terkontaminasi oleh air permukaan. Ini terlihat dari nilai konsentrasi Mg yang lebih dominan, dibandingkan nilai Na dan K yang dominan dari konsentrasi fluida panas.
Air panas Pado pado, Pele pele pesisir dan Pele pele Besar berada di partial equilibrium, artinya berindikasi telah terjadi kesetimbangan di reservoar. Namun air panas Pado pado dengan sifat fisik dan kimia mencirikan terkontaminasi air laut.Maka unsur Na, K bernilai besar tersebut disebabkan oleh akumulasi air laut.
Aplikasi diagram segitiga Na/1000-K/100-√Mg tersebut cocok dipakai untuk sampel air panas APSGA 1 dan 2 (Pele pele pesisir dan Pele pele Besar).
Di sekitar mata air panas Pele pele Besar, Pele pele Pesisir di jumpai endapan NaCl, ini boleh jadi merupakan fluida hidrotermal yang berasal langsung dari brine water.
GEOTHERMOMETER AIR PANAS
Aplikasi geotermometer dengan persyaratan dan kriteria tercocok diperoleh nilai estinasi suhu di kedalaman antara 221-254° C (geothermometer Na-K Fournier, 1981 dan Giggenbach, 1988). Suhu tersebut merupakan suhu reservoar berentalfi tinggi (high enthalphy).
KANDUNGAN Hg DAN CO2
Sampel tanah dan udara tanah pada kedalaman 1 meter di 116 titik amat, selanjutnya dianalisis di laboratorium untuk mendapat data konsentrasi Hg dan CO2. Hasil analisis menunjukkan kandungan Hg tanah antara 5 - 14295 ppb dan kandungan CO2 udara tanah antara 0.13-8.02 %.
Kontur Hg tanah dan CO2 udara tanah ada di Gambar 7 dan 8. Menunjukkan Hg ambang batas 188 ppb dan C02 1.0 %. Anomali Hg dan CO2 diasumsikan di sekitar manifestasi Pelepele Besar, Pelepele Pesisir, Padopado hingga ke kaki G.Langsa. Yang merupakan zona lemah (struktur) dengan sistim panas bumi up-flow. Sebaran anomali Hg dan C02 menunjukkan kesamaan arah, yaitu hampir utara-selatan, seluas ± 3.5 km2.
DISKUSI
Karakteristik mata air panas Pelepele Besar dan Pelepele Pesisir: bersifat netral (pH= 7.4-7.9), temperatur permukaan 91-99.8° C, debit 0.4-4.5 l/ menit dan bertipe airpanas klorida. Indikasi menunjukkan bahwa reservoir didominasi air panas (water heated reservoir), dan merupakan sistim panas bumi bersifat up-flow.
Lajim di sistim panas bumi dominasi air panas, biasanya ada sinter silika (SiO2), karena terjadi
boilling water di reservoar. Sehingga fluida uap
dan gas bertemperatur dan tekanan tinggi, menyebabkan densitas fluida menjadi ringan. Fluida berdensitas kecil selanjutnya naik ke permukaan membentuk sistim up-flow berupa semburan air panas dan fumarola.
Akibat fluida panas bertemperatur tinggi (221--254° C) menunjukkan telah terjadi boiling
water)di reservoar.
Diasumsikan daerah Pelepele Besar dan Pelepele Pesisir merupakan daerah panas bumi bersistim up-flow. Adanya endapan NaCl, boleh jadi merupakan fluida hidrotermal berasal dari
brine water. Keadaan tersebut didukung juga oleh
tipe air panas yang bertipe klorida (Gbr 4).
Endapan NaCl kemungkinan terjadi akibat P dan T relatif tinggi, yang mengakibatkan fluida panas dari brine water naik dan mengendap di permukaan.
MODEL PANAS BUMI
Model panas bumi daerah Songa - Wayaua terlihat di Gambar 7.
• Heat-source (sumber panas) merupakan kantong magmatik di bawah G. Lansa.
• Zone reservoar berupa akumulasi airtanah terpanaskan secara konduksi dan konveksi, dan menjadi fluida panas di permeabilitas batuan (feed-Zone). Reservoar diperkirakan di kedalaman > + 400 hingga + 1500 m.
• Batuan penudung berupa clay-cap berada diantara zona reservoar dengan tanah penutup (over burden).
• Batuan konduktif berupa batuan dasar umur Kapur dan Tersier yang terkristalinkan dan tersilisifikasi, bersifat mengkonduksikan panas di heat - source ke permukaan.
SIMPULAN
Adanya fluida panas di bawah diindikasikan oleh mataair panas, fumarola, kolam lumpur, tanah panas, tanah panas beruap dan batuan alterasi. Mata airpanas bertemperatur 91-99.8° C, pH 7.4-7.9 dan debit 0.4-4.5 l/ menit.
Representatif estimasi suhu bawah permukaan adalah 221-254° C. Suhu tersebut termasuk dalam suhu reservoir berentalfi tinggi (high enthalphy). Diasumsikan daerah Pelepele Besar dan Pelepele Pesisir merupakan daerah bersistim panas bumi up-flow dengan kritertia sbb:
• Karakteristik air panas bertipe klorida dan
partial equalibrium. Mengindikasikan,
reservoar didominasi air panas (water heated
reservoir).
• Ada endapan NaCl, sinter silika dan oksida besi. yang kemungkinan merupakan fluida hidrotermal dari brine water, akibat P dan T tinggi mengakibatkan fluida naik ke permukaan dan mengendap di permukaan.
• Anomali Hg dan CO2 di sekitar Pelepele, dan kaki baratdaya G.Langsa, dan merupakan zona lemah (struktur).
PUSTAKA
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.
Katili, 1973; Tektonik dan busur vulkanik Indonesia
Muckhsin, Inventarisasi gejala air panas daerah Bacan, 1976.
Yasin .A, dkk., 1975, Peta Geologi Lembar Bacan, Halmahera Selatan, Maluku Utara, Skala 1: 250.000. P3 G. Bandung.
Gambar 1.Daerah bahasan
Gambar 2. Peta geologi
Lokasi bahasan
Gambar 3. Wilayah air tanah (geohidrologi) % Cl HCO3/Cl % SO4 20 20 40 40 60 60 80 80 Cl SO4 HCO3 Cl SO4 HCO3 M a tu re w a te rs P h e rip h e ra l w a te rs Vo lca nic w ate rs
Steam heated waters
Gambar. 4. Uji kandungan konsentrasi unsur terhadap diagram segitiga Cl-SO4-HCO3
DARAH RESAPAN AIR ( RE-CHARGE AREA )
DARAH MUNCULAN AIR TANAH ( DI-SCHARGE AREA ) G.SIBELA
DARAH RESAPAN AIR ( RE-CHARGE AREA )
DARAH RESAPAN AIR ( RE-CHARGE AREA )
DARAH RESAPAN AIR ( RE-CHARGE AREA )
DARAH RESAPAN AIR ( RE-CHARGE AREA ) G.BIBINOI
G.LANSA G.PELE
Immature waters Partial equilibrium Full equilibrium K/100 ROCK Na/1000 % Na K % Mg 20 20 40 40 60 60 220° wei r box 160° 100° 80 80 Mg T Km T Kn
Gambar 5. Uji kandungan konsentrasi unsur terhadap diagram segitiga Na/1000-K/100 dan VMg
346000 348000 350000 352000 354000 356000 9914000 9916000 9918000 9920000 9922000 9924000 9926000 9928000 68 2 65 9 28 2 P. G amjaha A 2000 A 2500 A 3000 A 3500 A 3700 A 4000 A 4500 A 5000 A 5500 A 6000 A 6500 A 7000 A 7500 A 8000 B 1000 B 1500 B 2000 B 2500 B 3000 B 3500 B 4000 B 4500 B 5000 B 5500 B 6 00 0 B 6500 B 7000 C 1000 C 1500 C 2000 C 2500 C 3000 C 3500 C 4000 C 4500 C 5000 C 5500 C 6000 C 6500 C 7000 C 7500 D 2000 D 2500 D 3000D 3400 D 3950 D 4500 D 5000 D 5500 D 6000 D 6500 D 7000 D 7500 D 8000 D 8500 E 1500 E 2100 E 2500 E 3000 E 3400 E 4000 E 4500 E 5000 E 5500 E 6000 E 6500 E 7000 E 7500 F 1000 F 1500 F 2000 F 2500 F 3000 F 3500 F 4000 F 4500 F 5000 F 5500 F 6000 F 6400 F 7000 F 7500 G 3000 G 3500 G 4000 G 4500 G 5000 G 5500 Y 2 Y 4 Y 6 Y 10 Y 12 Y 15 Y 18 Y 21 Y 24 Y 26 Y 28 RC 2 RC 4 RC 6 R12 R13 R14 R15 RK 1 RK 2RK 3 RK 4 RK 5 RK 6RK 7RK 8 RK 9 RK 10 RK 11 RK 12 RK 13 RK 14 RK 15 RK 16 RK 17 RK 18 0 25 50 75 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 10 00 50 00 1 00 00
PETA DISTRI BUSI Hg DAERAH PANAS BUMI SO NG A - WAYAUA KECAM ATAN BACAN TIMUR, KABUPATEN HALSEL
PROVINSI MALUKU UT ARA
0 m 1000 m 2000 m 3000 m 4000 m
Mata air panas
Titik pengukuran geokimia
Kontur ketinggian interval 50 meter
Jalan desa
Sungai Conto air dingin Kontur distribusi Hg KETERANGAN
U
346000 348000 350000 352000 354000 356000 9914000 9916000 9918000 9920000 9922000 9924000 9926000 9928000 659 282 P. G amjaha A 2000 A 2500 A 3000 A 3500 A 3700 A 4000 A 4500 A 5000 A 5500 A 6000 A 6500 A 7000 A 7500 A 8000 B 1000 B 1500 B 2000 B 2500 B 3000 B 3500 B 4000 B 4500 B 5000 B 5500 B 6000 B 6500 B 7000 C 1000 C 1500 C 2000 C 2500 C 3000 C 3500 C 4000 C 4500 C 5000 C 5500 C 6000 C 6500 C 7000 C 7500 D 2000 D 2500 D 3000D 3400 D 3950 D 4500 D 5000 D 5500 D 6000 D 6500 D 7000 D 7500 D 8000 D 8500 E 1500 E 2100 E 2500 E 3000 E 3400 E 4000 E 4500 E 5000 E 5500 E 6000 E 6500 E 7000 E 7500 F 1000 F 1500 F 2000 F 2500 F 3000 F 3500 F 4000 F 4500 F 5000 F 5500 F 6000 F 6400 F 7000 F 7500 G 3000 G 3500 G 4000 G 4500 G 5000 G 5500 Y 2 Y 4 Y 6 Y 10 Y 12 Y 15 Y 18 Y 21 Y 26Y 24 Y 28 RC 2 RC 4 RC 6 R12 R13 R14 R15 RK 1 RK 2RK 3 RK 4 RK 5 RK 6RK 7RK 8 RK 9 RK 10 RK 11 RK 12 RK 13 RK 14 RK 15 RK 16 RK 17 RK 18 0.0 0.2 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
PETA DISTRIBUSI CO2 DAERAH PANAS BUMI SO NG A - W AYAUA KECAM ATAN BACAN TIMUR, KABUPATEN HALSEL
PROVINSI MALUKU UT ARA
0 m 1000 m 2000 m 3000 m 4000 m
Mata air panas
Titik pengukuran geokimia
Kontur ketinggian interval 50 meter
Jalan desa
Sungai Conto air dingin Kontur distribusi CO2 KETE RANGAN
U
Gambar 7. Peta kontur CO2
