PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN PANAS BUMI TINGGI RAJA KABUPATEN SIMALUNGUN BERDASARKAN DATA MAGNETIK.

(1)

PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN PANAS BUMI TINGGI RAJA KABUPATEN SIMALUNGUN

BERDASARKAN DATA MAGNETIK

Oleh :

Rita N. Silaban NIM 41113240025 Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

(2)

(3)

iii

PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN PANAS BUMI TINGGI RAJA A KABUPATEN SIMALUNGUN BERDASARKAN DATA

MAGNETIK

Rita N. Silaban (4113240025) ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian metode geomagnetik di daerah panas bumi Tinggi Raja Desa Dolok Marawa Kabupaten Simalungun, secara geografis berada pada koordinat 476140 - 476388 N dan 348209 – 348171 E . Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana struktur batuan bawah permukaan berdasarkan nilai suseptibilitas batuan. Pengukuran medan magnet total menggunakan alat yang disebut Proton Precession Magnetometer (PPM), penentuan posisi menggunakan Global Position System (GPS) dan penentuan orientasi arah utara menggunakan kompas geologi. Pengambilan data dilakukan secara acak dengan jumlah titik yang diperoleh sebanyak 70 titik ukur. Pengolahan data diawali dengan koreksi variasi harian, koreksi topografi dan koreksi IGRF untuk mendapatkan anomali medan magnet total. Kemudian pengolahan data anomali magnet total dilakukan dengan menggunakan program Surfer10. Untuk mendapatkan penampang anomali magnetik digunakan program Mag2dc For Windows.

Dari hasil penelitian diperoleh struktur batuan bawah permukaan panas bumi (kawah biru) tersusun oleh batuan dengan suseptibilitas 0,001 merupakan batu gamping, dan batuan dengan suseptibilitas 0,0009 merupakan batu pasir dan batuan dengan suseptibilitas 0,0007 dan 0,0006 merupakan lempung, dimana lapisan penudung berupa batu gamping dan lapisan lempung diperkirakan sebagai zona konduktif.

(4)

vi

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Pengesahan i

Riwayat Hidup ii

Abstrak iii

Kata Pengantar iv

Daftar Isi vi

Daftar Gambar ix

Daftar Tabel xi

Daftar Lampiran xii

BAB I. PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang 1

1.2.Identifikasi Masalah 4

1.3.Batasan Masalah 5

1.4.Rumusan Masalah 5

1.5.Tujuan Penelitian 5

1.6.Manfaat Penelitian 5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Panas Bumi 6

2.1.1. Pengertian Umum Panas Bumi 6

2.1.2. Terjadinya Panas Bumi 7

2.2. Komponen Sistem Panas Bumi 10

2.2.1. Sumber Panas 10

2.2.2. Reservoir Panas Bumi 10

2.2.2.1Sistem Hidrothermal 10

2.2.3. Fluida Panas Bumi 11

2.3. Karakteristik Sumber Panas Bumi 11

(5)

vii

2.3.2. Kondisi Hidrologi 12

2.3.3. Manifestasi Panas Bumi di Permukaan 13

2.3.3.1. Tanah Hangat (Warm Ground) 13

2.3.3.2. Permukaan Tanah Beruap 14

2.3.3.3. Mata Air Hangat atau Panas (Hot or Warm Spring) 14

2.3.3.4. Geyser 14

2.3.3.5. Kubangan Lumpur Panas (Mud Pool) 15 2.3.2. Sistem Panas Bumi Berdasarkan Besarnya Temperatur 15

2.4. Macam-macam Sistem Panas Bumi 15

2.4.1. Menurut Jenis Sumber Panas 15

2.4.2. Mneurut Jenis Fluida Reservoir 15

2.4.3. Berdasarkan Bekerjanya Sistem 16

2.4.4. Bedasarkan Produksi Lapangan 17

2.4.5. Sistem Panas Bumi Berdasarkan besarnya temperatur 17 2.5. Pemanfaatan Energi Panas Bumi sebagai Pembangkit Listrik 18

2.6. Potensi Panas Bumi Indonesia 20

2.6.1. Sistem Panas Bumi Vulkanik 20

2.6.2. Sistem Panas Bumi Vulkanik-Tektonik 21 2.6.3. Sistem Panas Bumi Non vulkanik 21

2.7. Prinsip Dasar Magnetik 22

2.7.1. Gaya Magnetik 22

2.7.2. Momen Magnetik 23

2.7.3. Kuat Medan Magnetik 23

2.7.4. Intensitas Kemagnetan 23

2.7.5. Suseptibilitas Kemagnetan 24

2.7.5.1 Suseptibiltas Batuan 25

2.7.6. Induksi Magnetik 27

2.7.7. Medan Magnet Bumi 27

2.7.7.1.Elemen Medan Magnet 29

2.7.7.2.Variasi Medan Magnet Bumi 30

(6)

viii

2.8. Konsep Metode Magnetik 33

2.8.1. Akusisi Metode Magnetik 34

2.8.2. Magnetometer 34

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1Tempat dan Waktu Penelitian 37

3.2Alat dan Bahan 38

3.3.Prosedur Penelitian 38

3.4.Diagram Alir Penelitian 40

3.5.Teknik Analisis Data 41

3.5.1 Diagram Alir Analisis data Magnetik 41

3.5.2 Koreksi Data 42

3.5.3. Interpretasi Data Magnetik 44

BAB IV. HASIL PEMBAHASAN

4.1Hasil Penelitian 46

4.1.1. Topografi Daerah Panas Bumi Tinggi Raja 46

4.2 Pembahasan 47

4.2.1 Pola Penyebaran Anomali Magnet Bumi 47 4.2.2. Suseptibilitas Batuan Daerah Panas Bumi Tinggi Raja 48

4.2.3 Interpretasi Data Geomagnetik 49

4.2.3.1. Pemodelan Anomali Magnetik 49

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 52

5.2 Saran 52

(7)

xi

DAFTAR TABEL

[image:7.595.88.516.117.628.2]

Halaman Tabel 2.1. Klasifkasi sistem panas bumi berdasarkan besar temperatur 18 Tabel 2.2. Potensial panas bumi di Indonesia 22 Tabel 2.3. Nilai suseptibilitas magnetik dari batuan dan mineral 26 Tabel 4.1 Parameter medan magnetik bumi daerah penelitian 50

(8)

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Peta Lokasi Penelitian 56

Lampiran 2 Peta Geologi Lokasi Penelitian 57

Lampiran 3 Colour Map Peta Geologi 58

Lampiran 4 Legenda Peta Geologi 59

Lampiran 5 Data Pengamatan Magnet Bumi di Base 60

Lampiran 6 Data magnet Terolah 62

Lampiran 7 Pengolahan Data Magnetik 67

Lampiran 8 Alat Penelitian 73

Lampiran 9 Dokumentasi Penelitian 77

Lampiran 10 Surat Penugasan Dosen Pembimbing Skripsi 80 Lampiran 11 Surat Izin Penelitian Kepala Desa Dolok marawa 81 Lampiran 12 Surat Izin Penelitian Balai Besar Konservasi Sumber 82

Daya Alam Sumatera Utara (BBKSDA)

Lampiran 13 Surat Permohonan Peminjaman Alat BMKG 83 Lampiran 14 Surat Keterangan Penelitian dari Kepala Desa 84

Dolokmarawa

(9)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring dengan terus tumbuhnya pertumbuhan ekonomi, pertumbuhan konsumsi listrik juga mengalami pertumbuhan pesat. Pembangunan sistem kelistrikan saat ini sudah tidak sesuai dengan pertumbuhan kebutuhan listrik. Perkembangan penduduk yang semakin lama semakin meningkat membuat permintaan masyarakat akan kebutuhan listrik juga bertambah tinggi. Meningkatnya permintaan masyarakat akan kebutuhan listrik ternyata tidak sejalan dengan produksi listrik yang dihasilkan PLN. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya krisis listrik. Saat ini, pemerintah Indonesia baru mampu memenuhi 75% kebutuhan listrik masyarakatnya. Penduduk yang belum bisa menikmati listrik sebagian besar tersebar di daerah-daerah terpencil yang berpenduduk sedikit. Selain itu masyarakat di beberapa daerah juga sampai saat ini belum bisa mendapatkan pasokan listrik selama 24 jam. Salah satu daerah yang mengalami krisis listrik adalah provinsi Sumatera Utara. Sejak tahun 2005, krisis listrik di Sumatera Utara tidak kunjung selesai. Krisis listrik di Sumatera Utara menjadi peringatan bahwa Indonesia sudah mulai kekurangan pasokan listrik yang akan diperkirakan meluas ke wilayah lain (Budiyanti, 2014).

Meningkatnya kebutuhan listrik dari tahun ke tahun tidak sebanding dengan pembangkit listrik yang beroperasi di Sumatera Utara. Salah satu cara pemerintah untuk mengatasinya adalah menghimbau masyarakat untuk menghemat pemakaian energi listrik. Namun ternyata himbauan tersebut hanya dapat mengurangi sedikit dari jumlah pemakaian energi listrik sehingga, dikeluarkanlah kebijakan pemadaman listrik secara bergilir. Kebijakan ini tentu saja sangat merugikan masyarakat sebab energi listrik merupakan tenaga penggerak industri dan juga kehidupan manusia.

(10)

2

mendorong pengembangan energi alternatif ini, pemerintah telah mengeluarkan Kebijakan Energi Nasional yang diantaranya menetapkan target produksi panas bumi pada tahun 2025 sebesar 5% dari total kebutuhan energi minyak nasional. Panas bumi dapat digunakan sebagai sumber energi Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) dimana PLTP akan menghasilkan energi listrik dan menjadi sumber pasokan listrik bagi PLN.

Potensi energi panas bumi yang dimiliki Indonesia tidak kurang dari 40% total energi panas bumi di dunia yakni sekitar 28 GWe. Meskipun memiliki sumber panas bumi yang tergolong besar, namun pemanfaatan untuk energi listrik hingga saat ini masih rendah, sekitar 4 dari potensi yang tersedia. Presentasi ini setara dengan 1189 MW. Sedangkan pemanfaatan secara langsung juga tergolong masih rendah. Artinya, sebagian besar sumber energi panas bumi yang berada di Indonesia hingga saat ini masih hanya tersimpan dalam perut bumi atau terbuang percuma ke atmosfer. Padahal energi panas bumi termasuk energi yang ramah lingkungan dan cenderung tidak akan habis karena proses pembentukannya yang terus menerus selama kondisi lingkungannya (geologi dan hidrologi) dapat terjaga keseimbangannya (Kasbani, 2010).

Penggunaan energi panas bumi untuk pembangkit tenaga listrik hanya sekitar 3% dari seluruh listrik yang dibangkitkan oleh PLN. Data Direktorat Jenderal Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (KESDM) tahun 2010 menyebutkan potensi panas bumi yang berada dalam kawasan hutan konservasi sebanyak 41 titik dengan kapasitas 5.935 MW, dalam kawasan hutan lindung (46 titik) dengan potensi 6.623 MW, dan dalam kawasan hutan produksi (37 titik) dengan potensi 3.670 MW (WWF-Indonesia, 2013).

Kabupaten Simalungun terletak 02 36’- 03 18’ Lintang Utara dan 98 32’ - 99 35’ Bujur Timur dengan luas 4.386,60 Provinsi Sumatera Utara. Pihak KESDM telah mengesahkan Undang-Undang Nomor 21 Tahun 2014 Tentang

Panas Bumi (UU No. 21 Tahun 2014) yang merupakan perubahan dari

Undang-Undang Nomor 27 Tahun 2003 Tentang Panas Bumi (UU No. 27 Tahun 2003),

(11)

3

sebagai salah satu tumpuan energi nasional. Pengusahaan panas bumi tidak lagi

dikategorikan sebagai kegiatan pertambangan sehingga pengusahaan panas bumi dapat dilakukan di atas lahan konservasi.

Berdasarkan peta geologi, kabupaten Simalungun memiliki potensi panas sumber panas bumi yang terletak di Kecamatan Silau Kahean, desa Dolok Morawa. Daerah manifestasi air panas Dolok Morawa ini terletak di daerah yang sebagian termasuk dalam kawasan Cagar Alam dan sebagian lagi dalam kawasan perkebunan kelapa sawit dan karet rakyat. Beberapa Penelitian pernah dilakukan di daerah panas bumi Dolok Morawa, diantaranya penyelidikan oleh Kelompok Program Penelitian Panas Bumi (2006), menyatakan fluida di daerah panas bumi Dolok Morawa bersifat netral, didominasi air panas , entalpi sedang (geothermal fluida 180 , dan potensi cadangan terduga 38 Mwe.

Kebutuhan listrik di Kabupaten Simalungun di pasok oleh PLN Wilayah II. Sekitar 6,22 % rumah tangga di Simalungun belum menikmati penerangan listrik PLN. Hal ini disebabkan kurangnya pasokan listrik yang disediakan oleh pemerintah. Salah satu desa tersebut adalah Huta II Pondok Bahapal, Nagori Dolok Maraja, Kecamatan Tapian Dolok, Simalungun. Sebanyak 173 KK Huta II Pondok Bahapal sudah lama mendambakan penerangan listrik PLN. Selama ini, warga masih menggunakan tenaga genset milik perorangan sehingga tidak dapat menikmati listrik selama 24 jam(Badan Pusat Statistika, 2014).

(12)

4

Metode magnetik merupakan salah satu metode geofisika yang sering digunakan untuk survei pendahuluan pada eksplorasi minyak dan gas bumi, penyelidikan batuan mineral dan panas bumi dan digunakan untuk mendeteksi struktur bawah permukaan sebagai pembentuk sistem panasbumi dan melokalisir daerah anomali rendah yang diduga berkaitan dengan manifestasi panasbumi seperti air panas Tinggi Raja. Variasi intensitas medan magnet di permukaan yang berbeda ini menunjukkan adanya anomali magnetik, dimana anomali magnetik umumnya disebabkan karena adanya perbedaan nilai suseptibilitas pada batuan. Nilai suseptibilitas merupakan nilai yang menyatakan kemampuan suatu benda atau batuan untuk dapat termagnetisasi. Penelitian yang pernah dilakukan dengan metode ini diantaranya: Penentuan struktur bawah permukaan Gunung Kelud (Santosa, 2012), Interpretasi Struktur bawah permukaan manifestasi panas bumi Gunung Ungaran (Yudiyanto, 2014).

Dari uraian latar belakang diatas, maka penulis melakukan penelitian dengan judul “Penentuan Struktur Bawah Permukaan Panas Bumi Tinggi Raja Kabupaten Simalungun Berdasarkan Data Magnetik”.

1.2.Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah diatas,maka yang menjadi identifikasi maasalah adalah:

1. Krisis energi listrik yang terjadi di Indonesia khususnya Sumatera Utara yang disebabkan kurangnya pasokan energi listrik yang disediakan oleh pemerintah.

(13)

5

1.3. Batasan Masalah

Dalam penelitian ini penulis membatasi masalah sebagai berikut:

1. Penelitian ini menerapkan metode geomagnetik sebagai eksplorasi pendahuluan pada daerah potensi panas bumi di daerah Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Sumatera Utara.

2. Model struktur sistem geothermal di bawah permukaan daerah potensi panas bumi diperoleh dari data magnetik bumi di daerah Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Sumatera Utara.

1.4 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan tersebut maka yang menjadi rumusan masalah dari penelitian ini adalah:

1. Bagaimana pola penyebaran anomali magnet bumi berdasarkan sifat kemagnetan di daerah panas bumi Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara?

2. Bagaimana struktur batuan di bawah permukaan di daerah panas bumi Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara?

1.5 Tujuan Penelitian

Adapun yang menjadi tujuan penelitian ini adalah:

1. Untuk memperoleh pola penyebaran anomali magnet bumi di daerah panas bumi Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara. 2. Untuk memperoleh struktur batuan di bawah permukaan di daerah panas

bumi Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara.

1.6 Manfaat

(14)

52

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang dilakukan maka dapat diambil kesimpulan antara lain:

1. Nilai anomali magnet di daerah penelitian berkisar antara 23,345 nT pada koordinat 348098 N 476242 E sampai 68,67 nT pada koordinat 476388 N 348161 E.

2. Berdasarkan nilai suseptibilitas yang diperoleh, jenis batuan yang terdapat pada daerah penelitian ini adalah batuan gamping, batu pasir, dan lempung dengan nilai suseptibilitas 0,001;0,0009 dan 0,0007. dimana lapisan penudung berupa batu gamping dan lapisan lempung diperkirakan sebagai zona konduktif.

5.2.Saran

Dari semua rangkaian penelitian yang telah dilakukan, ada beberapa saran yang dapat dilakukan untuk pengembangan penelitian ini, yaitu :

(15)

ii

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 26 Desember 1992 di Sei Karet, Sumatera Utara dari keluarga Janner Silaban dan Elviner Banjarnahor. Penulis merupakan anak bungsu dari lima bersaudara.