PENYELIDIKAN GEOKIMIA PANAS BUMI DAERAH SIPOHOLON KABUPATEN TAPANULI UTARA-SUMATERA UTARA
Oleh :
Nuryasin Ardiwinata, Setiawan, Asngari, Entik Supardjo, Sutisna Kurniawan SUBDIT PANAS BUMI
S A R I
Daerah panas bumi Sipoholon – Tarutung secara administratif berada di wilayah Kecamatan Sipoholon dan Tarutung, Kabupaten Tapanuli Utara, Propinsi Sumatera Utara, pada posisi geografis antara
98o 54’ 00’’ - 99o 01’ 30” BT dan 1o 56’ 30”
– 2o 06’ 00” LU. Luas daerah yang
dilakukan penyelidikan berkisar 16 x 16
km2, dengan posisi geografis antara 1o 56’
00” - 2o 06’ 00’’ lintang utara dan 98o 54’
00”– 99o 01’30” bujur timur atau 488.000
mT -504.000 mT dan 215.600 mU – 232.100 mU pada sistem UTM zone 47, belahan bumi utara.
Manifestasi Panasbumi daerah Sipoholon-Tarutung berupa pemunculan mata air panas dengan temperatur antara 39.2 - 64.2 °C, debit 0.05 ltr/detik sampai 25 ltr/detik dan pH netral rata rata 6.43 , alterasi, sinter karbonat dan hembusan gas dengan
komposisi H2S, CO2 dan CO. Mata air panas
daerah Sipoholon-Tarutung terbagi tiga kelompok yaitu tipe Khlorida (air panas Ria-Ria dan Tapianauli), tipe karbonat (air panas Simamora, Saitnihuta dan Sitompul), tipe sulfat (air panas Hutabarat dan Panabungan). Air panas Ria-Ria dan Penabungan, menunjukkan indikasi telah terjadinya interaksi fluida panas dengan batuan sebelum muncul ke permukaan berupa mata air panas. Sedangkan mata air panas Tapianauli, Simamora, Lehu dan air dingin Sidari terletak pada garis meteoric water
line, sebagai indikasi air permukaan.
Perkiraan temperatur bawah permukaan dengan menggunakan persamaan geotermometer diperoleh kisaran temperatur antara 142 - 230° C. Hasil perhitungan temperature berdasarkan Geotermometer gas dengan rumus Nehring & D’Amore diperoleh temperatur = 189 °C.
Kandungan Hg tinggi terdapat berupa kantung-kantung di sekitar Sipoholon, Hutatonga, Dolok Sitare, Ugan dan Saitnihuta. pH tanah di daerah penyelidikan sebagian besar normal dan sebagian kecil
bersifat basa dengan nilai berkisar antara 4.20 - 7.80. Kandungan CO2 tinggi terdapat berupa kantung-kantung kecil di Hutabarat, Dolok Sitare dan Sitompul. Dengan daerah prospek
seluas kurang lebih 12 km2.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Penyelidikan
Panas bumi sebagai salah satu energi alternatif yang memiliki banyak kelebihan untuk dikembangkan. Selain cadangan yang sangat besar di Indonesia panas bumi merupakan energi yang ramah lingkungan dan relatif murah untuk dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik. Apalagi bagi daerah yang memiliki keterbatasan sarana dalam pemenuhan kebutuhan energi listrik.
Daerah Tarutung dan Sipoholon berdasarkan manifestasi panas buminya merupakan daerah yang cukup kaya akan sumberdaya panas bumi. Tetapi sampai saat ini energi tersebut belum dimanfaatkan secara maksimal terbukti bahwa potensi panas bumi daerah ini baru digunakan untuk obyek wisata pemandian air panas. Mengacu pada Instruksi Presiden tentang penggunaan energi panas bumi untuk pemenuhan kebutuhan listrik di Indonesia, maka daerah ini dapat menjadi salah satu pemasok energi yang cukup besar bila sudah dieksploitasi dan dimanfaatkan.
1.2 Maksud dan Tujuan
Penyelidikan tahap rinci dengan metode geokimia oleh Direktorat Inventarisasi Sumber Daya Mineral di daerah panas bumi Sipaholon merupakan realisasi dari program kerja Sub Direktorat Panas Bumi, Direktorat Inventarisasi Sumber Daya Mineral tahun anggaran 2005. Tujuan kegiatan penyelidikan ini adalah untuk mengetahui potensi panas bumi di daerah ini dengan disiplin ilmu geokimia.
1.3 Ruang Lingkup
Metoda penyelidikan di lapangan meliputi pengamatan langsung terhadap kondisi kenampakan panas bumi seperti mata airpanas, air rembesan, fumarola, tanah panas serta mencatat/mengukur sifat fisik diantaranya luas daerah manifestasi, temperatur udara dan airpanas, pH, debit, kondisi geologi sekitar manifestasi, dokumentasi foto serta memploting data ke dalam peta dasar.
1.4 Letak/posisi Daerah Penyelidikan
Daerah penyelidikan geologi berlokasi di wilayah desa Habinsaran, kecamatan Sipoholon yang jaraknya ± 8 Km di sebelah utara Kota Tarutung. Pada penyelidikan ini lebih diarahkan pada daerah pemunculan manifestasi panas bumi Ria-Ria, Hutabarat dan Tapian Nauli. yang secara administratif berada di dalam 2 wilayah kecamatan yaitu Sipoholon dan Tarutung, Kabupaten Tapanuli Utara, Sumatera Utara. Luas daerah yang dilakukan penyelidikan berkisar
16 x 16 km2, dengan posisi geografis antara
1o 56’ 00” - 2o 06’ 00’’ lintang utara dan 98o
54’ 00”– 99o 01’30” bujur timur atau
488.000 mT -504.000 mT dan 215.600 mU – 232.100 mU pada sistem UTM zone 47.
1.5 Pencapaian Lokasi
Daerah penyelidikan dapat dicapai dari Bandung dengan menggunakan pesawat udara Jakarta-Medan atau melalui jalan darat Bandung – Merak – Lampung - Bukittinggi-Tarutung. Dari Tarutung ke lokasi kerja juga dapat dicapai dengan menggunakan kendaraan roda empat (4) melalui jalan raya lintas Sumatera hingga di desa Habinsaran Kecamatan Sipoholon.
II. HASIL PENYELIDIKAN 2.1 Pengambilan sampel air
Analisis kimia air lengkap dilakukan terhadap sampel dari mata air panas Ria-Ria (APSRI-1), mata air panas Tapianauli (APTPN), mata air panas sumur bor Simamora (APDSM), mata air panas Hutabarat (APHBT), mata air panas sumur bor Sait Nihuta (APSHT), mata air panas Ugan (APUGN), mata air panas Suitompul
(APSTPL), mata air panas Penabungan (APPBN) dan sampel air dingin sungai
Tapianauli (ADSTPN) (Tabel 3-1). Mata air
panas Ugan (APUGN), mata air panas Sitompul (APSTPL) dan mata air panas Penabungan (APPBN) diambil sebagai bahan penyelidikan inventarisasi panas bumi. Ketiga air panas tersebut berada di luar daerah penyelidikan.
2.2 Karakteristik kimia dan tipe air panas
Hasil analisis kimia air panas pada 8 lokasi antara lain sebagai berikut:
Dalam diagram segitiga Cl - SO4 - HCO3
Giggenbach (1988), tampak bahwa mata air panas Ria-Ria (APSRI-1) dan Tapianauli (APSTPN), termasuk kedalam tipe air panas khlorida, sedangkan mata air panas Simamora, Sait Nihuta, Ugan dan Sitompul termasuk ke dalam tipe air panas bikarbonat, mata air panas Hutabarat dan Penabungan termasuk ke dalam tipe air panas sulfat (Gambar 3-8).
Pada hasil ploting unsur kimia Na/1000 - K/100
- √Mg, terlihat bahwa semua mata air panas
yang tercantum di atas berada pada bidang √Mg, yang termasuk pada immature water, hal ini memberikan indikasi bahwa manifestasi yang muncul ke permukaan didominasi oleh air permukaan (Gambar 3-9).
Konsentrasi Isotop 18O dan 2H (D) dari lima
contoh air panas (Ap. TPN5, Ap. Siria, Ap. Simamora, Ap. Lehu, dan Ap. Penabungan) serta satu contoh air dingin (Ad. Sidari), analisisnya menggunakan metode spektrometri massa, dilakukan di Laboratorium Kimia Badan Tenaga Nuklir Nasional , Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Isotop Dan Radiasi (PPPTIR), Jl. Cinere Pasar Jum’at , Jakarta.
Hasil analisis tersebut menunjukkan bahwa
konsentrasi 18O dan D dinyatakan dalam satuan
o/oo =per mil. Nilai δ18O berkisar –9,26 sampai
–8,19 o/oo sedangkan nilai δD berkisar –66,48 sampai –57,61 o/oo. Posisi contoh air panas Siria dan Penabungan, terletak pada posisi sebelah kanan dari garis meteoric water line
(18O shift), merupakan indikasi telah terjadinya
pengkayaan oksigen 18 dari contoh air panas tersebut, akibat
Gambar 3-8. Segitiga Cl-SO4-HCO3
Gambar 3-9. Segitiga Na-K-Mg
Sedangkan mata air panas TPN5, Simamora, Lehu dan air dingin Sidari terletak pada garis meteoric water line, sebagai indikasi air permukaan.
2.3 Pendugaan Suhu Bawah Permukaan
Geotermometer tergantung pada keseimbangan antara mineral batuan dan cairan yang dipengaruhi oleh suhu dan lingkungan keberadaannya. Air panas tipe klorida dengan pH netral merupakan tipe yang paling cocok untuk metode penghitungan geotermometri, dan perkiraan suhu bawah permukaan dihitung
berdasarkan unsur- unsur kimia terlarut dalam air panas daerah tersebut.
Hasil penghitungan dengan menggunakan rumus-rumus geotermometri , pendugaan temperatur bawah permukaan minimum
adalah geothermometer SiO2 (adiabatic
cooling) dan maximum Na/K Giggenbach,
1988 yang menunjukkan kisaran temperatur antara 142° C – 230° C (lihat Table 3-2), untuk air panas tipe Khlorida Ria-Ria (APSRI-1).
2.4 Hasil Analisis Tanah dan Udara Tanah
a. Sebaran Temperatur Udara Tanah
Temperatur udara tanah yang diukur pada kedalaman zona B berkisar antara 21 - 29°C dengan temperatur >27°C terkonsentrasi di sekitar mata air panas Ria-Ria dan mata air panas Hutabarat. Lokasi lain dijumpai nilai temperatur yang lebih rendah, hal ini diduga berkaitan dengan zona lemah yang terdapat pada kedua mata air tersebut lebih bersifat permeabel. Lihat Gambar 3-10.
b. Sebaran pH
Hasil pengukuran pH di daerah penyelidikan panas bumi Sipoholon – Tarutung ini memperlihatkan bahwa sebagian besar lokasi mempunyai pH normal < 7.5. Anomali pH > 7.5 lebih terkonsentrasi di sekitar air panas Ria-Ria dan Hutatonga di bagian utara serta Dolok Sitare dan Ugan di bagian selatan daerah penyelidikan.
c. Sebaran CO2
Sampel tanah dan udara tanah daerah penyelidikan yang diambil pada kedalaman kurang lebih 1 meter memperlihatkan hasil
berikut ini. Kandungan CO2 dalam udara
tanah di daerah ini berkisar antara 0.07 – 4.05 %, berdasarkan nilai background 1.27 % dan nilai treshold 1.86 %.
Kandungan CO2 tinggi terdapat di sekitar
Hutabarat, Dolok Sitare dan Sitompul.
d. Sebaran Hg
Kandungan unsur Hg tanah antara : 3 – 1121 ppb, dengan nilai back ground value 389 ppb, dan treshold value 598 ppb, sehingga nilai yang berada diatas nilai background dan threshold merupakan indikasi adanya anomali didaerah prnyelidikan. Kandungan Hg tinggi terdapat berupa paket-paket di sekitar Sipoholon, Hutatonga, Dolok Sitare, Ugan dan Sait Nihuta.
2.5 Hasil Analisis Gas
Geotermometer Gas mengacu kepada Nehring dan D’Amore diaplikasikan terhadap fumarola APSRI yang bertemperatur 65 °C dalam kondisi netral dengan komposisi gas yang terdeteksi
diantaranya CO2, H2S, N2, O2 dan NH3.
Konsentrasi gas dari fumarola APSRI (Ria-ria) telah terdeteksi dengan cukup signifikan
dari senyawa CO2 (88,85 %), H2S (0,76 %),
N2 (8,68 %), (O2 + Ar) (1,91 %) dan NH3
(0,004 %).
Dengan menggunakan formula geotermometer Gas dari Nehring dan D,
Amore, 1981 diperoleh suhu bawah permukaan : T (°C ) = 194.3 + 56.44 log H2S + 1/6 log CO2 T (°C) = 194.3 + 56.44 log 0.78 + 1/6 log 88.85 T (°C) = 189 °C. 490000 4 92000 494 000 496000 498000 500000 5 02000 216000 218000 220000 222000 224000 226000 228000 230000 232000 AP PBU APS R I 2 A P ANS A P UG N A PSD PBU A PSH T APS T PL AP PBN ADS TPN 6 APSR I 1 APDS DR AP DTP N A P HBT P ar dar ian BT . T U N JU L DK . S IB O RB O RO N DL . S I B O RB O R A N Haid upan L um b and A ru ng G ont ing 2 D K. PAL AN G KA G AD IN G T adad at a G ont ing 2 DK . M A RT IM B A NG P a nc ur bat u B a tu bar a P e rb uub 1 P e rbubu 2 Hut agod ang B at ubool un Ugan Si ta ka Hu ta B agin da DL. S IT A RE -T A R E S inat natPean ajag a A e k S itum andi T A RUT UNG L um ban Rang S im anun gk alit Lum ba n S oi t T oba k pan dar ian Hut ar an git Lum ban G aol P int u bos i S ip oholo n B iania te S ilangk it ang DL. S ILA NG K IT A N G Hut at o ngga G on tin g S ipohon got S iualom pu P e anahu cu s L um ban J at i La m a ndang Lu m b an olop-o lop Nagat im bul Hut a B o ns ipal iar i J anji B ilang Lum ban B at u T ang ga Lum ban Rau T ingk a t ingk a B ona B o na J anji M at oguLum bna B ar ingi n T a pian uli par tu ahan A ek S ipolas Lum ban Ran g Lum ba n T olon g Lum ba n T onga S im ot ung S is angg u Lu m b an olop-ol op 2 P eat olo ng P a rt a li J u lu S it um eang 1 S it um eang 2 Hu ta Ur uk P e rj ulu Lum b an G ot at Lapo gam bir i S ihobu k Me sj id Su mb e r P ar baju J ul u Hut a Ur uk P a rb aj u T o ng a Hut a S ihom bing H u ta S o it Lum bas Rao S ila ngit Ae k U n si m G AYAB AR U T AR U T U N G S ia ra ngar an g Ae k N a si a S im o rangk ir P a nc ur napi tu P ang gabean S a ngk ar an Si p u rb a Hut aga lung Lu m b an Rihit Sito m p u l Nagoda ng L um ban Rat us Si ma rl a i-l a i P ans ur Napi tu T aga Ha m b ing P ur bat ua S ia ndor an dor T ong a Lum ban Lum ban Dol ok Lum ban T or uan pan su r Nap it u P a nggug an D . si to nde SI BAD AK SI PO H O L O N P ans ur G od ong P a rh om bu a n PETA DI STRIBUSI CO 2 DAERAH PANAS BUM I SIPOHOLON,TARUTUNG KAB. T A PANULI UT ARA 0 250 50 0 75 0 10 00 me te r U Kont ur Seba ran CO2 ( % ) Kont ur El evasi Ti ti k pengambi lan sampel Su ngai Ja lan Gas Ai r di ngi n Ai r p anas 200 A-10 00 Ket erangan 0 0.8 1. 6 2.4 3. 2 4 % CO 2
Gb.3-10 Peta sebaran CO2
3. PEMBAHASAN
Hasil pendugaan temperatur bawah permu kaan (reservoir) dengan geothermomemeter SiO2 adiabatic cooling dan maximum Na/K Giggenbach, 1988 yang menunjukkan kisaran temperatur antara 142 – 230 °C. Berdasarkan analisis gas didapatkan nilai temperatur sebesar 189 °C dari sampel gas di manifestasi panas bumi Ria-ria.
4. SIMPULAN DAN SARAN 4.1 SIMPULAN
Hasil Penyelidikan Geokimia Panas Bumi di daerah Sipoholon meliputi :
a. Mata air panas daerah Sipoholon-Tarutung berupa pemunculan mata air panas dengan temperatur antara 39.2 - 64.2 °C, debit 0.05 ltr/detik sampai 25 ltr/detik dan pH netral rata rata 6.43 , alterasi, sinter karbonat dan hembusan
gas dengan komposisi H2S, CO2 dan
CO.
b. Mata air panas daerah Sipoholon-Tarutung terbagi tiga kelompok yaitu tipe Khlorida (air panas Ria-Ria dan Tapianauli), tipe karbonat (air panas Simamora, Saitnihuta dan Sitompul), tipe sulfat (air panas Hutabarat dan Panabungan).
c. Perkiraan temperatur bawah permukaan dengan menggunakan persamaan
geotermometer Silika (minimum) dan
Giggenbach (TNa/K-G) (maksimum)
diperoleh kisaran temperatur antara 142 - 230°C. PETA D ISTR IB U SI H g DAE RAH P A NAS BUM I SIPOH OLON ,TA R U T U N G KAB. TA P A NULI UTA R A K o nt ur S e ba ran H g K ont u r E lev as i T it ik pe nga mbilan sa mpel Sung ai Ja la n Ga s Ai r d ing in A ir pa na s 200 A-1 000 Ke te ran gan : me ter 0 250 500 750 1000 U pp b 0 150 300 450 600 750 900 1100 A -2000 A -3000 A -4000 A -5000 A -6000 B -500 B -1550 B -2500 B -3250 B -3700 B-45 0 0 B -5500 B -6500 C-1 50 C -1000 C -20 00 C -3000 C -4000 C -5000 C-60 0 0 C-70 0 0 D-5 0 0 D -1500 D -2500 D -3500 D -4500 D -5500 D -6500 E-0 E -1000 E -2000 E -3050 E -4000 E -5000 E-6 00 0 E-7000 F -1950 F-2950 F -4000 F -5050 F -6000 F -7 000 G -1000 G-2 00 0 G -300 0 G -4050 G -5000 G -5 900 R A PSD PB R APU G N R APS H T RA P L H RK -1 RK -3 RK -5 RK -7 Pa rd aria n BT . TUNJUL D K. SI BO R BO R ON DL . S I BO RB ORA N Hai dup an Go nt in g 2 T ad adat a Go ntin g 2 Batuba ra P er buub 1 Pe rb ub u 2 Hut a goda ng B atubool un Ug an Sit aka H ut a B agi nda DL. S IT ARE -T ARE S inat na tP eanaj aga Ae k S itu m an di TA R U T U N G Lum ban R ang S im anu ngk al it Lum ban S oi t Tobak pa ndar ian Hut ara ngi t Lum ban G ao l P int u bo si Si p oh olo n B iani at e S ilang kitang D L. SI LA N G KI TA N G Huta ton gga G ont ing S ipo hong ot S iual ompu Peana huc us Lu mban J ati La ma ndan g Lum ban ol op-ol op Nagat im bu l Hut a B ons ipal iar i Janj i B ilang Lu mban B atu T angga Lu m b an R a u Tingk a t ingk a B ona B ona Janj i Mat o gu Lum bna B ar in gi n Tap ian ul i Ae k S ip ola s Lum ban Rang Lu mban T ol ong Lum ban T onga Si mo tu n g S is angg u L umb an ol op-ol op 2 Pe at ol ong Pa rt ali Ju lu S itum eang 1 S itumea ng 2 Huta Ur uk P erj ul u Lum ban G ot at La poga mbi ri S ihobu k Me sjid S umber P ar baj u J ul u Huta Ur uk P arb aj u T o ng a Hut a S ihom bi ng Hut a S o it Lu m ba s R ao S ilangi t Ae k U n si m G AY AB A RU TA RU TUNG S iar anga ran g Ae k N a sia S im or ang k ir P anc ur napi tu Pang gabe an S angk ar an S ipur ba Hut agal ung Lum ban Ri hi t Sit omp ul Na goda ng Lum ban Rat u s Si m arl ai-la i Pa n sur N ap itu Ta g a Ha m b ing T ong a Lum ban Lu mba n Dol ok Lu m ban T oru a n pa ns ur N ap it u SI BA DA K SIPO HO L O N P an sur G od ong P arho mb uan AP S RI 1 AP DS DR AP DTP N AP HBT AP P BU AP SRI 2 AP ANS AP UG N AP S DP B U AP S H T AP S TP L AP PBN 2 175 00 2 195 00 2 215 00 2 235 00 2 255 00 2 275 00 2 295 00 2 315 00 4 920 00 49 400 0 496 000 4 980 00 50 000 0 Gb. 3-12 Peta sebaran Hg
d. Hasil perhitungan temperature berdasarkan Geothermometri gas dengan rumus Nehring & D’Amore diperoleh temperatur = 189 °C.
e. Kandungan unsur Hg tanah antara : 3 – 1121 ppb, dengan nilai background 389 ppb, dan nilai treshold 598 ppb, sehingga nilai ppb yang berada diatas nilai background dan threshold merupakan indikasi adanya anomali di daerah prnyelidikan. pH tanah di daerah penyelidikan sebagian besar normal dan sebagian kecil bersifat basa dengan nilai berkisar antara 4.20 - 7.80.
f. Kandungan CO2 dalam udara tanah berkisar antara : 0.07- 4.05 (%), nilai
background 1.27%. treshold value
1.86%. Kandungan CO2 tinggi terdapat berupa kantung-kantung kecil di Hutabarat, Dolok Sitare dan Sitompul.
4.2 SARAN
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengembangan panas bumi daerah Sipoholon – Tarutung, Kabupaten Tapanuli Utara.
a. Perlu dilanjutkan penyelidikan geokimia dengan memperluas daerah penyelidikan ke arah selatan, sehingga di dapat data yang lebih lengkap, b. Perlu dilanjutkan penyelidikan geokimia
dengan memperluas daerah penyelidikan ke arah Sipahutar serta ke arah Siborong-borong, untuk mendapatkan data yang lebih lengkap di bagian utara,
c. Daerah (Propinsi dan atau Kabupaten) perlu proaktif untuk pengembangan energi panas bumi ini agar secepatnya tersedia pasokan energi alternatif selain energi fosil (minyak tanah, solar).
DAFTAR PUSTAKA
1. Fournier, R.O., 1981. Application of
Water Geochemistry Geothermal Exploration and Reser Engineering, “Geothermal System: Principles and Case Histories”. John Willey & Sons, New York.
2. Giggenbach, W.F., 1988. Geothermal
Solute Equilibria Derivation of Na – K - Mg – Ca Equilibria
Derivation of Na – K - Mg – Ca Geoindicators,
Geochemica et Cosmochemica, Acta 52, 2749 – 2765.
