Penyelidikan Geologi dan Geokimia di Daerah Panas Bumi Dolok Marawa, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara

PENYELIDIKAN GEOLOGI DAN GEOKIMIA

DI DAERAH PANAS BUMI DOLOK MARAWA, KABUPATEN SIMALUNGUN -

SUMUT

Dede Iim, Setiadarma D, Herry Sundhoro, Bangbang Sulaeman

Kelompok Program Penelitian Panas Bumi

ABSTRACT

Dolok Marawa consists of 7 rock units, from oldest to youngest are: Limestone of Bahbotala (Tgb), Andesite of Sipapagus (Qls), Andesite of Bahtopu (Qlb), Piroclastic Flows of Toba (Qat), PiroclasticFalls of Toba (Qjt),Travertine (Qtr), and Alluvium (Qa).

Hot fluids beneath Dolok Marawa are identified by Tinggi Raja, Partulatula, Balakbak, Bahoan, Lakparan

and Bahbotala hot spring. Those hot springs temperature varies between 36,4 - 66,5 °C, and netral pH

(6,57 - 7,63), while the hot spring flow - rate are about 5 – 20/ minute..

The area here is covered by volcanic and Tertiary sedimentary rocks, which are associated with some N 320 - 330º E tranding faults.

Some hot waters are characterized by a high concentration of chloride water type, and a few of them are also chloride bicarbonate waters type, but one is bicarbonate type water (its Bahbotala hot spring). The underneath calculation of thermal hot fluids/reservoar is about 180° C, which is used the geothermometer of Na-K (Fournier, 1981 and Giggenbach, 1988), silica conductive cooling, and gases geothermometer.

ABSTRAK

Stratigrafi daerah penyelidikan terdiri dari 7 satuan batuan, urutan dari tua ke muda adalah: Satuan Batugamping Bahbotala (Tgb), Andesit Gunung Sipapagus (Qls), Andesit Gunung Bahtopu (Qlb), Aliran Piroklastik Toba (Qat), Jatuhan Piroklastik Toba (Qjt), Travertin (Qtr) dan Aluvium (Qa) (Gambar 2). Fluida panas di kedalaman Dolok Marawa diindikasikan oleh munculan mata air panas Tinggi Raja,

Partulatula, Balakbak, Bahoan, Lakparan and Bahbotala yang mempunyai suhu antara 36,4 - 66,5 °C,

dengan pH normal (6.57 - 7,63), dan debit antara 5 - 20 l/menit. Manifestasi panas berada pada lingkungan batuan vulkanik dan batugamping Tersier, yang berasosiasi dengan beberapa struktur mengarah N 320 - 330º E.

Beberapa air panas bertipe Klorida, sedangkan sebagian lagi bertipe Klorida bikarbonat, namun mata air panas Bahbotala mempunyai tipe Bikarbonat. Estimasi suhu fluida bawah permukaan yang mengaplikasikan formula Na - K Fournier, 1981 dan Giggenbach, 1988, Silica conductive cooling , and

gas geothermometer mendapatkan dugaan temperatur di reservoar sebesar ± 180 °C.

1. PENDAHULUAN

Ketersediaan energi panas bumi di Indonesia secara umum berasosiasi dengan daerah magmatik dan vulkanik sebagai sumber panasnya. Kepulauan Indonesia yang berada di jalur gunungapi merupakan daerah yang berpotensi bagi terbentuknya energi panas bumi.

pembangkit listrik tenaga panas bumi di Indonesia.

Dewasa ini kebutuhan tenaga listrik di Indonesia terus meningkat, seiring dengan meningkatnya jumlah dan jenis kebutuhan dan pembangunan. Sementara itu ketersediaan energi listrik sangat terbatas.

Dalam upaya memenuhi kebutuhan tenaga listrik tersebut, Pemerintah Pusat melalui Pusat Sumber Daya Geologi telah melakukan penyelidikan terpadu energi alternatif panas bumi di Kampung Tinggi Raja, Desa Dolok Marawa, Kecamatan Silou Kahean, dengan metoda geologi, geokimia dan geofisika, berada pada koordinat geografis 98º44’46’’- 98º52’02’’ BT dan 3º5’49’’- 3º12’03’’ LS (Gambar 1).

Target dari penyelidikan ini adalah menentukan struktur geologi, sumber panas (heat-source), tipe fluida, suhu reservoar, konfigurasi batuan dan struktur bawah permukaan, luas daerah prospek, nilai potensi cadangan, dan pemanfaatan fluida tersebut.

2. METODA PENYELIDIKAN

Penyelidikan ini menggunakan 3 metoda, yaitu: geologi, geokimia dan geofisika, dan difokuskan di mata air panas Tinggi Raja.

Pengamatan geologi menggunakan lintasan peta secara random, dengan memakai GPS (Global

Positioning System). Data dan sampel batuan

representatif dianalisis untuk menghasilkan simpulan. Sedangkan umur batuan selain diambil dari referensi, dilakukan juga pentarikhan umur dengan metode jejak belah (fission track).

Titik amat geokimia dan geofisika difokuskan di menifestasi, dengan spasi lintasan 1000 X 250 - 500 m, diukur arah tegak terhadap struktur geologi dengan disesuaikan kondisi topografi. Sampling air panas dilakukan di 10 lokasi, yaitu di Tinggi Raja, Partulatula, Panggaruan, Balakbak, Bahoan, Lakparan dan Bahbotala. Sedangkan 90 sampel tanah dan udara tanah di kedalaman 1 m dianalisis untuk mengukur

konsentrasi Hg tanah dan CO2 udara tanah,

dengan penentuan anomali untuk indikasi daerah

up-flow.

Penetapan tipe, sistim dan pengaruh lingkungan diuji di diagram Cl-SO4-HCO2, Cl/100-Li-B/4 dan

Na/1000-K/100-√Mg. Geotermometer air panas

untuk estimasi suhu, mengaplikasikan formula yang sesuai persyaratan kondisi fisik dan kimianya.

Penyelidikan gaya berat untuk identifikasi struktur bawah permukaan dilakukan di 268 titik (187 di lintasan dan 81 regional). Penentuan densitas batuan dilakukan dari sampel yang diambil di lapangan.. Harga rata-rata 2.6 gr/cm3.

Penyelidikan geolistrik memakai metoda

Schlumberger bentangan simetris dua arah.

Pengukuran tahanan jenis semu memakai bentangan AB/2=250, 500, 750 dan 1000 m dan dibuat peta anomali. Bentangan representatif diambil AB/2=1000 m. Sedangkan penampang tahanan jenis semu dibuat di setiap lintasan.

Pengukuran Head-On dilakukan di 2 lintasan dengan interval titik ukur 100 m tegak lurus struktur, dan jarak elektroda C=4000 m.

3. GEOLOGI

Geomorfologi; daerah penyelidikan terbagi menjadi 4 satuan morfologi, yaitu: satuan morfologi pebukitan terjal-curam, pebukitan bergelombang sedang, pebukitan bergelombang lemah dan morfologi pedataran (Gambar 2). Stratigrafi; hasil pemetaan menunjukkan ada 7 satuan batuan. Urutan dari tua ke muda adalah: Satuan Gamping Bahbotala (Tgb), Andesit Gunung Sipapagus (Qls), Andesit Gunung Bahtopu (Qlb), Aliran Piroklastik Toba (Qat), Jatuhan Piroklastik Toba (Qjt), Travertin (Otr) dan Aluvium (Qa) (Gambar 3). Umur jejak belah lava Andesit Gunung Bahtopu adalah 1.9 ± 0.2Ma (Pliosen.)

Struktur geologi; dicerminkan kelurusan (lineament) tofografi dan kerucut gunungapi, paset segitiga, gawir sesar, kekar/ joint, off-set batuan, breksiasi dan mata air panas.

Berdasarkan cermin tersebut, struktur geologi daerah penyelidikan terdiri dari:

• Kerucut Gunung Bahtopu dan Gunung

• Kelurusan (lineament) gunungapi baratlaut - tenggara (N 320-325º E), berupa dike yang memotong basement dan memunculkan deretan Gunung Bahtopu dan Gunung Sipapagus.

• Sesar timurlaut - baratdaya (N 40-60º E), berupa

Sesar Sigayung-gayung dan Sesar Putung.

• Sesar Bahtopu arah baratlaut - tenggara yang

memotong Gunung Bahtopu dan Gunung Sipapagus. Blok barat relatif naik terhadap blok timur.

• Sesar Bahbotala berarah baratlaut - tenggara

sejajar Sesar Bahtopu, menunjukkan blok timur relatif naik terhadap blok barat. Sesar ini memunculkan batuan gamping Tersier.

Sesar Bahtopu dan Sesar Bahbotala merupakan zona sesar berarah N 320-325º E, menyebabkan kemunculan beberapa mata air panas bersuhu 36,4 - 66,5 ºC, dan endapan travertine (sinter karbonat).

Geohidrologi; wilayah air tanah dibagi 3, berupa: areal resapan air, limpasan dan areal munculan air tanah serta aliran permukaan.

• Daerah resapan ± 30 % dari luas daerah. Pada

areal ini air hujan meresap ke bumi melalui permeabilitas batuan (feed-zone). Selanjutnya akan terkumpul sebagai kantong air

(catchment-area) dan daerah akumulasi air tanah.

• Daerah limpasan dan munculan air tanah

mencakup ± 60 % dari luas daerah penyelidikan. Air hujan yang meresap ke bumi, yang tidak menjadi kantong air akan melaju dan muncul di elevasi rendah berupa mata air dingin dan mata air panas.

• Daerah aliran air permukaan (sungai),

mencakup ± 10 % luas daerah penyelidikan. Berupa air hujan yang mengalir di permukaan tanah. Aliran sungai secara gravitasi mengalir dari elevasi tinggi ke rendah, diantaranya Sungai Bahbotala, Sungai Putung dan Sungai Karai.

4. GEOKIMIA

Air panas; kandungan kimia air panas yang di

plot di diagram segitiga Cl-SO4-HCO3

menunjukkan bahwa mata air panas Partulatula dan Panggaruan berada di tipe klorida, sedang air panas Tinggi Raja, Balakbak, Lakparan, dan

Bahoan ada di tipe bikarbonat mendekati klorida., dan air panas Bahbotala ada di tipe bikarbonat (Gambar 5).

Air panas Partulatula dan Panggaruan bertipe klorida, menunjukkan bahwa fluida panas berasal langsung dari reservoar (deep-water). Air panas Tinggi Raja, Balakbak, Bahoan dan Lakparan, bertipe klorida-bikarbonat, fluida panas berasal dari deep-water yang terkontaminasi oleh air permukaan. Air panas Bahoan menunjukkan bahwa fluida panas berasal dari dalam dan dominan telah terkontaminasi air permukaan,

terlihat pada diagram Na/1000-K/100-√Mg di

immature water (Gambar 6).

Diagram segitiga Cl-Li-B menunjukkan bahwa kemunculan mata air panas berada di lingkungan batuan sedimen (Gambar 7).

Geotermometer yang sesuai dengan persyaratan fisika dan kimia menunjukkan bahwa suhu

reservoar ± 180 °C, termasuk dalam entalpi

sedang (medium enthalphy).

Hg tanah dan CO

2

udara tanah;

konsentrasi Hg tanah bervariasi antara 2 - 485

ppb, dengan background 120 ppb. Anomali

Hg diasumsikan > 120 ppb. (Gambar 6).

Variasi konsentrasi CO

2

udara

tanah antara 0,2

- 2,7 %, dengan background 1,2 %. Anomali

CO

2

pada konsentrasi

> 1,2 % (Gambar 8).

5. DISKUSI

Keberadaan panas bumi di daerah Dolok Marawa diindikasikan oleh adanya mata air panas Tinggi Raja, Partulatula, Panggaruan, Balakbak, Bahoan, Lakparan dan Bahbotala. Hasil analisis geokimia menunjukkan bahwa fluida di dalam bersifat normal.

Konsentrasi CO2 udaratanah yang bernilai tinggi

di daerah Tinggi Raja, menunjukkan bahwa harga tersebut merupakan daerah anomali panas bumi, yaitu berupa cerminan dari gas-gas vulkanik di reservoar.

conductive cooling dan geotermometer Na, K,

Ca atau geotermometer gas.

Batuan tertua yang tersingkap adalah

batugamping (CaCO3) yang berumur Miosen

Tengah - Miosen atas. Batuan dasar (basement) berumur lebih tua dari Miosen Tengah. Batuan dasar tersebut bersifat kristalin. Sumber panas (heat-source) diduga berupa kantong magma di bawah permukaan Gunung Bahtopu. Batuan konduktif umurnya lebih tua dari Miosen Tengah. Rambatan panas terkonduksi melalui batuan, sedangkan konveksi panas berupa aliran fluida ke permukaan diakibatkan oleh tekanan (P) yang tinggi.

Keberadaan batugamping (kemungkinan faktor

scaling) pada daerah ini perlu dipertimbangkan

apabila akan dilakukan eksplorasi maupun eksploitasi pemboran untuk pemanfaatan fluida panas.

6. SIMPULAN

Sesar Bahtopu dan Sesar Bahbotala merupakan zona sesar berarah N 320-325º E. Kedua sesar tersebut menyebabkan kemunculan beberapa mata air panas di Daerah Bahoan dan Bahbotala, dan endapan travertin (sinter karbonat) di Tinggi Raja. Akumulasi fluida panas di bawah permukaan Kampung Bahoan terindikasi oleh mata air panas Tinggi Raja, Partulatula, Balakbak, Bahoan, Lakparan, dan Bahbotala yang bersuhu 36,4 - 66,5

°C dengan pH netral (6,57 - 7,63)

Fluida di Daerah Panas Bumi Dolok Marawa

bersifat netral, dengan temperatur 180 °C,

termasuk dalam kategori entalpi sedang.

PUSTAKA

Akbar, N, dkk., 1972; Gejala mata air panas di

Dolok Marawa, Kab. Simalungun, Sumut.

Bemmelen, van R.W., 1949; The Geology of

Indonesia. Vol. I A.732 p. Government

Printing Office. The Hague. Netherlands. Cameron., dkk., 1982; Peta Geologi lembar

Medan, Sumatra. Publikasi P3G Bandung.

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., 1980, Geothermal gas

equilibria, Geochimica et cosmochimica Acta, Vol 44, pp 2021-2032

---., 1988. Geothermal Solute

Equilibria Deviation of Na-K-Mg – Ca Geo- Indicators. Geochemica Acta 52. pp. 2749 –

2765.

Giggenbach,W.F, and Goguel, 1988, Methods for

tthe collection and analysis of geothermal and volcanic water and gas samples, Petone

New Zealand

Giggenbach, W., Gonviantini, R., and Panichi,C., 1983, Geothermal Systems,

Guidebook on Nuclear Techniques in Hydrology, Technical Reports Series No. 91.

International Atomic Energy Agency, Vienna Kooten, V, and Gerald, K., 1987, Geothermal

Exploration Using Surface Mercury Geochemistry, Journal of volcanology and

Geothermal Research , 31, 269-280.

Mahon K., Ellis, A.J., 1977. Chemistry and

Geothermal System. Academic Press Inc.

Orlando.

Wohletz, K., and Heiken, G., 1992, Volcanology

and Geothermal Energy, The Regents of The

Gambar 7. Peta sebaran Hg Gambar 4. Diagram segitiga Cl-SO4-HCO3

Gambar 1. Peta lokasi penyelidikan

Daerah Penyelidikan

PROVINSI N A D

Gambar 5. Diagram segitiga Na-K-Mg

Gambar 6. Diagram segitiga Li-Cl-B

Gambar 2. Peta geomorfologi daerah penyelidikan

Gambar 8. Peta sebaran CO2 Gambar 10. Peta sebaran pH