PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN DAERAH POTENSI PANAS BUMI DENGAN METODE GEOLISTRIK RESISTIVITY
DI DAERAH GUNUNG SIBUAL-BUALI SIPIROK TAPANULI SELATAN
Oleh:
Deni Santi NIM 409240003 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, Puji syukur penulis haturkan kepada Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayahNya yang memberikan kesehatan dan hikmah kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan baik dan sesuai dengan waktu yang direncanakan.
Skripsi ini yang berjudul “Penentuan Struktur Bawah Permukaan Daerah Potensi Panas Bumi Dengan Metode Geolistrik Resistivity di Daerah Gunung Sibual-Buali Sipirok Tapanuli Selatan”, disusun untuk memperoleh gelar sarjana sains, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan alam Universitas Negeri Medan.
Dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi, mulai dari pengajuan judul proposal penelitian sampai penyusunan skripsi, antara lain Bapak Drs. Pintor Simamora M.Si selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak membantu dan selalu sabar membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi, Bapak Drs. Eidi Sihombing, M.Si selaku pembimbing akademik dan Bapak Drs. Juniar Hutahahean, M.Si, Drs. Rahmatsyah, M.Si, dan Drs. Togi Tampubolon, M.Si selaku dosen penguji yang banyak memberikan saran dan masukan, serta Ibu Rita Juliani S.Si, M.Si, dan Bang Arman T, S.E yang banyak membantu penulis mulai dari penelitian sampai pengolahan data.
penulis. Teman – teman Fisika Unimed, khususnya Fisika ND 09, Julianty, Acun, Yudhi, Vivi, Tia, Eti, teman- teman yang membantu saat penulis melakukan penelitian : Hendra, Envil, Affan Dan Julizar, teman sekamar penulis, adek ku Qaulan Raniyah, dan orang yang selalu memberi semangat buat penulis, S.Simbolon (Abi). serta semua teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu, adik-adik stambuk yang telah banyak memberikan dukungan dan perhatian sampai penulis menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari masih banyak kekurangan baik dari segi tata bahasa maupun isi, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran. (denisanti0601@gmail.com), yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca semua. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih.
Medan, Juli 2013
Deni Santi NIM: 409240003
iii
PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN DAERAH POTENSI PANAS BUMI DENGAN METODE GEOLISTRIK RESISTIVITY
DI DAERAH GUNUNG SIBUAL-BUALI SIPIROK TAPANULI SELATAN
Deni Santi (NIM 40924003) ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui struktur batuan di bawah permukaan daerah potensi panas bumi dan penyebaran panas bumi di daerah Gunung Sibual-Buali Tapanuli Selatan berdasarkan nilai resistivitasnya.
Penelitian dilakukan dengan menerapkan metode resistivity, di dasari dengan hukum Ohm untuk mengetahui nilai resistivitas jenis pelapisan batuan pada tiap lapisan permukaan bumi. Dengan menginjeksikan arus melalui dua potensial. Variasi harga tahanan jenis akan didapatkan jika jarak masing-masing elektroda diubah, sesuai dengan konfigurasi alat yang dipakai (Metode Schlumberger) dengan nilai tahanan jenis yang terukur bukan merupakan harga sebenarnya akan tetapi merupakan nilai tahanan jenis semu (Apparent Resistivity) yang di peroleh dengan alat geolistrik (Resistivity meter), Automatic Resistivity System (ARES) - G4 v4.7 SN: 0609135. Kemudian data yang diperoleh dibuat gambar model penampang dua dimensi dengan menggunakan software Res2Dinv untuk menampilkan penampang kontur nilai resistivitas perlapisan batuan.
Hasil penelitian geolistrik menunjukkan bahwa daerah panas bumi Gunung Sibual-Buali Tapanuli Selatan memiliki resistivitas yang bervariasi yaitu sekitar 1.27 – 13.8 m. Pola penyebaran panas bumi pada daerah penelitian tersebar secara vertikal. Lapisan yang mengandung panas bumi berada pada kedalaman 1.25 –6.00 meter.Terdapat lapisan yang memiliki nilai resistivitas < 14 Ωm, pada lapisan ini ditafsirkan sebagai lapisan tanah lanauan. Dari kedalaman 1,25 – 12,4 meter jenis tanah atau batuannya adalah tanah lanauan, tanah lempung, dan tanah lempung basah lembek.Pada pengukuran nilai resistivitas setiap lintasan memiliki ketidakpastian atau persentase kesalahan 6,3%- 15,4 %.
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan i
Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar viii
Daftar Tabel ix
Daftar Lampiran x
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah 1
1.2. Batasan Masalah 3
1.3. Rumusan Masalah 3
1.4. Tujuan penelitian 3
1.5. Manfaat Penelitian 4
.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Panas Bumi 5
2.1.1.Pengertian Panas Bumi 5
2.1.2.Gradien Panas Bumi 7
2.1.3.Terjadinya Sistem Panas Bumi 8
2.1.4. Energi Panas Bumi di Indonesia 9
2.1.5.Manifestasi Panas Bumi 13
2.1.5.1.Mata Air Panas Atau Hangat (Hot Or Warm Spring) 14 2.1.5.2.Kolam Air Panas (Hot Pools) 14
2.1.5.3. Fumarole 15
2.1.5.4. Geyser 15
2.1.5.5. Kubangan Lumpur Panas (Mud Pools) 15
2.1.5.6. Tanah Hangat (Warm Pools) 15
2.1.5.7. Permukaan Tanah Beruap 16
2.1.5.8. Silika Sinter 17
2.1.6. Sumber Air Panas 17
2.1.7.Sesar 18
2.1.8.Resistivitas Batuan 18
2.1.9.Sifat Kelistrikan Batuan 20
2.2.Gambaran Umum Lokasi Penelitian 22
2.2.1. Peta Geologi Sipirok 24
2.3. Geolistrik 26
2.3.1.Metode Geolistrik Tahanan Jenis 26
vii
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu penelitian 34
3.2 Alat dan Bahan Penelitian 34
3.2.1.Alat Penelitian 34
3.2.2.Bahan Penelitian 35
3.3. Prosedur Penelitian 36
3.4.Diagram Alir Penelitian 37
3.5.Teknik Pengolahan Data 38
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian 41 4.1.1. Deskripsi Data 41
4.1.2. Pengolahan Data 43
4.2. Pembahasan 44 4.2.1. Hasil Analisis dan Interpretasi Data 44
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 51
5.2. Saran 51
ix
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel. 2.1. Cadangan Energi Primer Dunia 9
Tabel. 2.2. Pemanfaatan dan Perkembangan Energi Panas Bumi
di Berbagai Negara 12
Tabel. 2.3. Potensi Energi Panas Bumi Di Indonesia 13
Tabel. 2.4. Steaming Ground 16
Tabel. 2.5. Resistivitas Batuan 18
Tabel. 2.6. Nilai Variasi Resistivitas Tanah dan Batuan Pada Lapisan
Bumi 19
Tabel. 3.1. Spesifikasi Geolistrik 35
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar. 2.1.Lapisan Bumi 5
Gambar. 2.2. Skema pembangkitan tenaga listrik dari energi panas bumi
“uap “uap basah” 10
Gambar. 2.3. Skema pembangkitan tenaga listrik dari energi panas bumi
“air panas” 11
Gambar. 2.4. Skema pembangkitan tenaga listrik dari energi panas bumi
“batuan panas” 12
Gambar. 2.5.Silinder Konduktor 20
Gambar. 2.6. Kawasan Gunung Sibual-buali 23
Gambar. 2.7. Peta Geologi Sipirok 24
Gambar. 2.8. Prinsip kerja Metode Resistivitas 27 Gambar. 2.9. Konfigurasi pengukuran geolistrik tahanan jenis 29 Gambar. 2.10. Skema Konfigurasi Schumberger 29
Gambar. 2.11. Skema Konfigurasi Wenner 31 Gambar. 2.12. Pengaturan Elektroda Konfigurasi Wenner-Schlumberger 32
Gambar. 2.13. Teknik Akuisisi Lateral Mapping 32 Gambar. 2.14. Teknik Akuisisi Vertical Sounding 33
Gambar. 3.1.Lokasi Penelitian 34
Gambar. 3.2. Diagram Alir Penelitian 37
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Tabel Data Penelitian 54
Lampiran 2. Alat yang digunakan pada saat penelitian 61
1 BAB I
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Panas bumi (Gheotermal) adalah sumber daya alam berupa air panas atau uap yang terbentuk di dalam reservoir bumi melalui pemanasan air bawah permukaan oleh batuan beku panas. Air permukaan yang berasal dari sungai, hujan, danau, laut dan lain-lain meresap menjadi air tanah, mengalir dan bersentuhan dengan tubuh magma atau batuan beku panas tersebut, mendidih kemudian membentuk air dan uap panas. Berat jenis, temperature dan tekanannya, uap dan air panas ini mengalir kembali ke permukaan melalui bidang-bidang rekahan di lapisan kulit bumi dan membentuk manifestasi panas bumi. Secara umum daerah panas bumi sudah dimamfaatkan sebagai objek wisata. Namun melihat potensi yang ada pada daerah panas bumi tersebut, perlu dikembangkan agar bisa lebih bermamfaat. Salah satu nya adalah sebagai sumber energi alternatif yaitu energi gheotermal. Panas bumi merupakan energi ramah lingkungan dan relatif murah untuk dimamfaatkan sebagai pembangkit listrik(Sundoro, dkk.2006).
Kepulauan sumatera terletak pada pertemuan lempeng utama dunia yaitu lempeng Eurasia dan lempeng Australia, menyebabkan pulau Sumatera sering terjadi gempa bumi dan banyak dijumpai daerah potensi panas bumi. Potensi panas bumi di Sumatera mencapai 9562 Mega watt (Mw). Jika dibandingkan dengan pulau-pulau lain di Indonesia, potensi tersebut adalah terbesar(Wardhana, 1998).
2 Perubahan struktur di bawah permukaan bumi terjadi akibat perubahan beban massa tanah dan batuan baik di permukaan bumi maupun di dalam bumi. Untuk mengidentifikasi struktur bawah permukaan akibat peristiwa tersebut, dapat digunakan beberapa metode geofisika( Sharma, Prem. V. 1997)
Salah satu survei pendahuluan yang digunakan untuk mengetahui potensi panas bumi yaitu dengan melakukan survei geofisika. Survei Geofisika digunakan untuk melihat struktur bawah permukaan di daerah tersebut. Metoda geofisika yang sudah biasa digunakan dalam penyelidikan panas bumi adalah metode gayaberat, geolistrik dan magnetik. Di dalam penelitian ini akan digunakan metode geolistrik karena dapat digunakan untuk mengetahui struktur bawah permukaan berdasarkan variasi tahanan jenis batuannya. Metode geolistrik juga digunakan untuk mengidentifikasi struktur bawah permukaan dalam penyelidikan panas bumi.
Metode geolistrik adalah salah satu metode geofisika yang didasarkan pada penerapan konsep kelistrikan pada masalah kebumian. Tujuannya adalah untuk memperkirakan sifat kelistrikan medium atau formasi batuan bawah permukaan terutama kemampuannya untuk menghantarkan atau menghambat listrik (konduktivitas atau resistivitas). Kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik ditunjukkan oleh besarnya harga konduktivitas listrik atau daya hantar listrik.
3 penampang 2-D bawah permukaan sepanjang lintasan dimana nilai tahanan jenis dibedakan berdasarkan warna untuk melihat nilai resistivitas pada setiap lapisan.
Dengan metode geolistrik resistivitas kita dapat menentukan resistivitas batuan yang ada pada geothermal sehingga kita dapat mengetahui resistivitas batuan bawah permukaan daerah potensi panas bumi. Sehingga penulis memilih judul : Penentuan Struktur Bawah Permukaan Daerah Potensi Panas Bumi Dengan Metode Geolistrik Resistivity Di Daerah Gunung Sibual-Buali Sipirok Tapanuli Selatan.
1.2 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari penelitian penentuan struktur bawah permukaan daerah potensi panas bumi dengan metode geolistrik adalah:
1. Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode geolistrik resistivity untuk mengetahui struktur batuan di bawah permukaan daerah potensi panas bumi di daerah Gunung Sibual-buali Sipirok Tapanuli Selatan.
2. Data yang ditentukan adalah data resistivitas dari penyebaran batuan di bawah permukaan daerah potensi panas bumi di kecamatan Sipirok Tapanuli Selatan
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian dari latar belakang masalah maka masalah yang akan dibahas di rumuskan sebagai berikut:
1. Bagaimana struktur batuan di bawah permukaan daerah potensi panas bumi berdasarkan nilai resistivitasnya di Gunung Sibual-buali Sipirok Tapanuli Selatan.
4 1.4 Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui struktur batuan di bawah permukaan daerah potensi panas bumi berdasarkan nilai resistivitasnya di Gunung Sibual-buali Sipirok Tapanuli Selatan.
2. Untuk mengetahui penyebaran panas bumi berdasarkan nilai resistivitas batuan yang terdapat di bawah permukaan daerah potensi panas bumi Gunung Sibual-Buali Sipirok berdasarkan kode warna hasil invers dua dimensi dengan software Res2Dinv.
1.5 Manfaat Penelitian
Mamfaat dari penelitian ini adalah:
1. Diperolehnya struktur bawah permukaan daerah potensi panas bumi berdasarkan nilai resistivitas di wilayah Gunung Sibual-buali Sipirok, Tapanuli Selatan.
2. Merupakan salah satu bahan pertimbangan apabila ingin mengembangkan energi panas bumi di Gunung Sibual-buali Sipirok-Tapanuli Selatan
51 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengolahan, analisis dan interpretasi data pada penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Lapisan batuan yang berpotensi panas bumi adalah lapisan lanauan yang memiliki harga resistivitas antara 3.13 – 13.8 m pada kedalaman 1.25 – 6.00 meter. Pola penyebaran panas bumi pada daerah penelitian tersebar secara vertikal.
2. Jenis tanah dan batuan pada lintasan I dan lintasan II memiliki penyusun yang sama,yaitu tanah lempung dan tanah lanauan tetapi nilai resistivitas dan kedalamannya berbeda. Dari kedalaman lebih dari 3.13 – 12.4 meter jenis tanah atau batuannya adalah tanah lanauan.
5.2 Saran
Dari hasil penelitian yang telah diperoleh, maka saran untuk penelitian selanjutnya yaitu:
1. Melakukan penelitian lebih lanjut dengan memperluas daerah pengambilan data, sehingga potensi panas buminya akan lebih terlihat.
52 DAFTAR PUSTAKA
Azhar dan Handayani, Gunawan., (2004), Penerapan Metode Geolistrik Konfigurasi Schlumberger Untuk Penentuan Tahanan Jenis Batuan, Jurnal Natur Indonesia Vol. 6 No. 2, ITB, Bandung.
Hazuardi., (1992), Pengantar Eksplorasi Panas Bumi, PPT MIGAS (Pusat Tenaga Perminyakan dan Gas Bumi), Cepu.
Hendrajaya, L., Arif, L., (1990), Geolistrik Tahanan Jenis, Laboratorium Fisika Bumi, Jurusan Fisika FMIPA, Institut Teknologi Bandung,Bandung.
Herdiannita, N.R., dan Priadi, B., (2006), Manifestasi Permukaan Sistem Panas Bumi Gunung Kendang-Angsana, Garut-Pameungpeuk, Jawa Barat, Jurnal Geoaplika 1.
Hotnida., (2008), Perhitungan Suhu Reservoar Panas Bumi Sipoholon Kabupaten Tapanuli Utara Dengan Menggunakan Persamaan Geotermometer Empiris, Skripsi, FMIPA, Unimed, Medan.
Lismawaty., (1998), Eksplorasi Geotermal dengan Metode Geolistrik Resistivitas, Karya Ilmiah,Institut Teknologi Medan,Medan.
Miryani, S.N., (1992), Teknik Panas bumi: http://www.dim.esdm.go.id/, Diakses tanggal 16 Agustus 2012, jam 12,45 WIB.
Nenny, S. M., (1992), Teknik Panas bumi: hhtp://www.dim.esdm.go.id/makalah ITB-Nenny.pdf, diakses tanggal 17 Juni 2012, jam 09.30 WIB.
Sharma, Prem. V. (1997) Environmental an Engineering Geophysics. Cambridge University Press, Cambridge.
Sundhoro, H., Lim, D; Setiadarma, D., dan Sulaeman, B., (2006), Penyelidikan Geologi Dan Geokimia Di Daerah Panas Bumi Dolok Marawa, Kabupaten Simalungun. Kelompok program penelitian panas bumi. http://www.bag.lapan.go.id. Diakses tanggal 29 Juli 2012,jam 19.44 WIB.
53 Waluyo, P. Dan Utama, Widya.,(2009), Deteksi Pola Patahan Di Desa Renokenongo Porong Sidoarjo Dengan Metode Geolistrik Konfigurasi Wenner. Laboratorium Geofisika FMIPA ITS, Surabaya.
RIWAYAT HIDUP
Deni Santi di lahirkan di desa Panggautan Kec.Natal Kab.Madina, Sumatera Utara pada tanggal 5 Maret 1991. Ayah bernama Ansoruddin dan Ibu bernama Rosnida, dan merupakan anak kedua dari empat bersaudara. Pada tahun 1997 penulis masuk SD Negeri No. 145627 Panggautan Madina, dan lulus pada tahun 2003. Pada tahun 2003 penulis melanjutkan sekolah ke SLTP N 1 Natal dan lulus pada tahun 2006. Pada tahun 2006, penulis melanjutkan sekolah di SMA N 1 Natal dan lulus pada tahub 2009.
Pada tahun 2009, penulis mengikuti SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri) yang kemudian lulus dan diterima di Program Studi Fisika Jurusan Non-Kependidikan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Penulis aktif di organisasi FORSIGANAS dan pernah aktif di Organisasi IMM (Ikatan Mahasiswa Muhammadiyah).
