31
Interpretasi Energi Panas Bumi Menggunakan Metode Geolistrik
Konfigurasi Dipole-Dipole di Desa Pawan, Kabupaten Rokan Hulu
Interpretation
Geothermal Energy Using Geoelectric Method with
Dipole-Dipole in Pawan Village, Rokan Hulu Regency
Riski Febriani*, Juandi M, Nur IslamiJurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Received January, 2020, Accepted March, 2020
DOI: 10.24815/jacps.v9i2.15304
Pawan, sebuah kabupaten yang terletak di cekungan busur belakang Sumatera, memiliki potensi yang ditunjukkan oleh penampilan mata air panas. Penelitian ini dilakukan dengan konfigurasi Dipol-dipol. Metode Geolistrik dilakukan dalam lima jalur dengan panjang antara 78 - 108 m. Panjang lintasan bervariasi karena lokasi penelitian terdapat banyak bangunan yang menjadi tempat wisata. Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur lapisan bawah permukaan dalam manifestasi panas bumi Pawan terdiri dari Lanau, Sandstone dan Meta Sedimen. Jalur 1 ke Jalur 4 memperoleh distribusi manifestasi air panas pada kedalaman sekitar 2,61 - 5,12 m dengan nilai resistivitas 2,6 - 10,4 μm yang ditemukan di lapisan lanau dari lumpur basah yang lembut. Pola distribusi manifestasi air panas di wilayah studi adalah aliran luapan dimana wilayah penelitian ini memiliki zona patahan yang mengendalikan manifestasi panas bumi dan arah aliran ini adalah arah barat aliran sungai.
Pawan, a district located in the Sumatera back arc basin, possesses a potential indicated by appearance of hot springs. This research was carried out using the Dipole-dipole configuration. Geoelectric method was done in five lines with length between of 78 to 108 m. The length of the track varies because of the location of the study there are many buildings that become tourist attractions. Research result showed that structure of the subsurface layer in Pawan geothermal manifestation consist of Lanau, Sandstone and Meta Sediments. Line 1 to Line 4 obtained the distribution of hot water manifestations at a depth of about 2.61 to 5.12 m with resistivity values of 2.6 to 10.4 μm found in the silt layer of soft wet silt. The distribution pattern of the manifestation of hot water in the study area is an outflow flow where this research area has a fault zone that controls the manifestation of geothermal heat and the direction of this flow is the direction of the west direction of the river flow.
Keywords: Dipole-dipole, Geoelectric, Resistivity, Panas Bumi, Pawan
Pendahuluan
Potensi panas bumi di Indonesia diperkirakan 40% dari total yang ada di dunia, tetapi baru terdapat 3% dari potensi tersebut telah termanfaatkan (Basit dkk, 2004). Terdapat beberapa daerah prospek panas bumi yang belum atau sangat jarang untuk diteliti, sehingga mengalami kekurangan informasi mengenai sistem panas bumi di daerah tersebut. Panas yang berasal dari magma menjalar ke batuan dengan proses konduksi maupun konveksi. Air yang terpanaskan oleh sumber panas memiliki densitas lebih ringan dibandingkan air
dingin sehingga cenderung bergerak ke atas, sedangkan air dingin memilki densitas lebih berat dan cenderung bergerak ke bawah dikarenakan pengaruh gaya gravitasi (Hochstein & Browne, 2000). Sistem panas bumi merupakan sebuah sistem yang secara umum terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu sumber panas, reservoir, batuan penudung (cap rock), fluida panas, dan daerah resapan, serta terdapat struktur geologi berupa sesar/pataan yang apabila memungkinkan dapat menyebabkan air panas mengalir kembali ke permukaan melalui sesar tersebut membentuk
manifestasi panas bumi di permukaan (Saptadji, 2002). Menurut Hochstein dan Browne (2000) sistem panas bumi dapat diklasifikasikan berdasarkan parameter temperaturnya, yaitu low temperatur reservoir (T < 125 oC), intermediate temperature reservoir (T = 125 – 225 oC), dan high temperature reservoir (T > 225 oC). Sistem panas bumi juga dapat dibedakan dari sumber panasnya, yaitu sistem panas bumi vulkanik dan sistem panas bumi non-vulkanik. Sistem panas bumi vulkanik adalah sistem panas bumi yang sumber panasnya berasosiasi dengan magma gunungapi, sedangkan system non-vulkanik merupakan sistem panas bumi yang sumber panasnya berasosiasi dengan zona perlipatan maupun zona patahan aktif.
Salah satu daerah Daerah prospek panas bumi tersebut adalah Desa Pawan. Secara administrasi desa Pawan terletak di kecamatan Rambah, kabupaten Rokan Hulu, provinsi Riau dan termasuk berada dekat dengan bagian barat pulau Sumatera. Keberadaan potensi panas bumi di daerah ini ditandai dengan adanya manifestasi panas bumi di permukaan berupa mata air panas yang sebagian sudah dijadikan obyek wisata pemandian air panas, seperti mata air panas Suaman Pawan dan Hapanasan. Keberadaan sumber air panas di daerah tersebut masih diperlukan penelitian lebih lanjut agar pemanfaatan energi panas bumi benar-benar dapat dimanfaatkan semaksimal mungkin. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian di kawasan potensi panas bumi Pawan untuk memperoleh informasi mengenai pola sebaran energi panas bumi di daerah tersebut. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode Geolistrik.
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah menganalisa pola sebaran manifestasi panas bumi berupa air panas menggunakan metode Geolistrik di Desa Pawan. Metode geolistrik adalah salah satu dari kelompok metode geofisika yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi. Metode ini umumnya digunakan untuk eksplorasi dangkal sekitar 300 - 500 m. Indentifikasi Geolistrik pada benda bawah permukaan dilakukan dengan mempelajari jenis batuan yang tersusun dari sisa batuan, mineral, fosil, serta tanaman ataupun kerang (Kearey dkk, 2002).
Prinsip kerja metode ini yaitu dengan menginjeksikan dua elektroda arus masuk ke dalam bawah permukaan bumi dengan menggunakan arus
searah (direct current), kemudian di ukur beda potensial listrik melalui dua elektroda potensial. Pada keadaan tertentu, pengukuran bawah permukaan bumi dengan arus yang tetap akan diperoleh beda potensial yang bervariasi, sehingga berakibat akan ada variasi resistansi yang kemudian menunjukan suatu informasi tentang struktur dan material yang dilaluinya. Konfigurasi metode geolistrik yang digunakan dalam penelitian ini adalah konfigurasi dipole-dipole, yaitu metode geolistrik dilakukan menggunakan arus listrik sebagai sumber pencarian bawah permukaan dan mendeteksi potensial dari tanah yang dialiri listrik tersebut (Saptadji, 2002) seperti yang tampak pada Gambar 1.
Gambar 1 Susunan Elektroda arus dan potensial dalam pengukuran resistivitas (Telford dkk, 1976)
Besarnya potensial di titik P1 dan P2 dihitung dengan
pers. (1). 4 3 2 2 1 1 1 1 2 1 1 2 r r I V r r I V r r (1)
Resistivitas semu pada medium yang terukur dapat dihitung dengan pers. (2).
I V K
(2)
K, adalah dengan faktor geometri sebagai berikut.
-
-
2 r41 r31 r21 r11 K (3)Konfigurasi Dipole-dipole merupakan konfigurasi yang paling sederhana, memiliki susunan empat elektroda yang terdiri dari dua elektoda arus dan dua elektroda potensial. Dimana sepasang elektroda arus
33
dan sepasang elektroda potensial memiliki spasi (a) yang sama sebesar dan kedua sepasang elektroda ini terpisah sejauh na seperti pada Gambar 2.
C1 C2 P1 P2 a na a r1 r2 r3 r4
Gambar 2 Susunan elektroda untuk konfigurasi Dipole-dipole
(Telford dkk, 1990)
Resistivitas semu konfigurasi Dipole-dipole dapat dituliskan dengan pers.(4).
R
K
(4) dengan K merupakan faktor geometri.
a n n n K ( 1)( 2) (5) Metodologi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan beberapa tahap yaitu studi literatur, tahap survey lapangan, interpretasi dan kesimpulan. Alat utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah Resistivitymeter (Naniura). Jumlah lintasan pada penelitian ini berjumlah 5 lintasan yang arahnya tegak lurus terhadap sumber air panas dengan panjang lintasan bervariasi berdasarkan kondisi lokasi penelitian. Titik koordinat lintasan secara berturu-turut yaitu: 0o49’33,36” LU 100o15’36,12” BT 0o49’31,56” LU 100o15’23,71” BT 0o49’31,17” LU 100o15’25,25” BT 0o49’30,74” LU 100o15’28,93” BT 0o49’34,03” LU 100o15’32,13” BT.
Desain survei penelitian dapat dilihat pada Gambar 3. Pengambilan data menggunakan konfigurasi Dipole-dipole dilakukan dengan cara memindahkan kedua elektroda potensial menjauhi elektroda arus. Dimana pada penelitian ini elektroda potensial akan dipindahkan sejauh 3n, dengan n = 1 - 22. Selama pengambilan data dilakukan quality control data untuk bisa mendapatkan data yang baik. Gambaran hasil pengukuran berada pada titik tengah diantara elektroda C1P1, dimana gambaran permukaan
didapat secara horizontal dan vertikal (Koyonga
dkk, 2017). Susunan elektroda dan perpindahannya dapat dilihat pada Gambar 4. Hasil pengukuran kemudian diolah menggunakan Software Res2DInv untuk mendapatkan gambaran hasil penampang resistivitas 2D.
Gambar 3 Peta desain survei penelitian
a a a C1 C2 P1 P2 100 m a 2a a C1 C2 P1 P2 a 3a a C1 C2 P1 P2 a 4a a C1 C2 P1 P2 n=1 n=2 n=3 n=4 n=22 a 22a a P1 P2 C2 Konfigurasi Dipole-Dipole C1
Gambar 4 Susunan elektroda pada akuisi data konfigurasi
Dipole-dipole
Hasil Dan Pembahasan
Panjang lintasan 1 sampai 5 berturut-turut adalah sebagai berikut: 108, 78, 78, 78 dan 102 m. Hasil interpretasi penampang resistivitas 2D pada tiap lintasan relatif sama. Sebaran manifestasi air panas dapat dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 5.
Tabel 1 Sebaran resistivitas 2D dan kedalamannya Lintasan Resistivitas/Ωm Kedalaman/m
1 4,14 – 8,28 2,61 – 5,10
2 2,6 – 10,4 2,61 – 5,12
3 6,68 - 9,44 0,51 – 5,12
4 4,08 – 8,16 0,51 – 2,61
Lintasan 1
Lintasan 2
Lintasan 3
Lintasan 4
Lintasan 5
35
Lintasan 4 ditandai citra warna biru tua dan biru muda, terdapat pada lapisan lanau basah lembek seperti ditunjukkan pada Tabel 2. Untuk lintasan 5 tidak terdapat sebaran manifestasi air panas karena resistivitas yang diperoleh cukup besar yaitu 18,80 Ωm pada citra warna biru tua, oleh sebab itu citra warna biru tua diinterpretasikan sebagai resapan air kolam. Sesuai kondisi lapangan lintasan 5 berada pada pinggir kolam ikan.
Tabel 2 Variasi nilai resistivitas batuan, tanah dan mineral (Telford dkk, 1990)., (Reynolds, 1997)., (Loke, 2001)., (Roy, 1984)
Jenis Material Nilai Resistivitas /Ωm Air Panas (Hydrothermal)
Air Tanah (Ground Water)
Air Asin (Sea Water)
Granit Basal Konglomerat Batu pasir Batu Gamping Napal Lempung
Alluvial dan Pasir Tanah (40% Lempung) Tanah (20% Lempung) Tanah Penutup Lempung (Kering) Tanah Berpasir (Kering) Lempung Berpasir Lanau
Tanah lanau basah lembek Tanah Lanau, Pasiran
0,1 – 100 0,5 – 300 0,2 3x102 – 3x106 10 – 1,3x107 2x103 - 104 8 – 4x103 50 - 107 3 – 70 1 – 100 10 – 800 8 33 250 – 1.700 50 – 150 120 – 750 30 - 215 10 – 200 3 – 15 15 - 150
Air permukaan pada penelitian ini dilapisi oleh lanau, yaitu lapisan lanau basah lembek yang mana diinterpretasikan sebagai tempat sebaran manifestasi air panas karena lapisan ini merupakan lapisan yang berasal dari proses pelapukan batuan silika oleh asam karbonat dan aktivitas panas bumi, batuan ini memiliki sifat kedap air yang hanya dapat menyimpan air tetapi tidak dapat mengalirkannya (Rozaq dkk, 2013). Umumnya nilai resistivitas rendah di daerah non vulkanik lebih tinggi dari nilai resistivitas rendah di lingkungan vulkanik yaitu <20 ohm-m, sedangkan daerah non vulkanik nilai resistivitas rendah yaitu <50 ohm-m. Daerah nilai resistivitas rendah demikian berhubungan dengan batuan sedimen yang tersebar di permukaan
(Hermawan dkk, 2011). Hasil interpretasi pada ke empat lintasan terdeteksi adanya sesar yang memiliki permeabilitas sebagai reservoir pada sistem panas bumi. Keberadaan struktur sesar tersebut terbentuknya rekahan yang cukup lebar dan memanjang secara vertikal, dimana air tanah akan bebas turun ketempat lebih dalam sehingga bertemu dengan batuan panas (hot rock), kemudian air memasuki celah-celah batuan secara horizontal dan terus terakumulasi serta terpanaskan oleh batuan panas (hot rock).
Berdasarkan hasil pengukuran data geologi dan dengan peta geologi daerah penelitian bahwa daerah pemandian air panas desa Pawan Kabupatenm Rokan Hulu batuan penyusunnya adalah batuan sedimen, batu lanau, clastic, dan batu pasir yang merupakan formasi Sihapas. Hasil penampang resitivitas pada lintasan selanjutnya dikonversikan dalam bentuk model sebaran manifetasi air panas. Model ini memberikan informasi tentang arah sebaran manifestasi air panas di daerah penelitian. Gambar 6 merupakan model sebaran manifestasi air panas disetiap lintasan.
Gambar 6 Peta sebaran manifestasi air panas
Interpretasi data kedalaman berdasarkan Gambar 5, manifestasi air panas di daerah penelitian, lintasan 3 dan lintasan 4 lebih dangkal dibandingkan dengan lintasan 1 dan lintasan 2. Arah penyebaran manifestasi air panas tersebar secara lateral yaitu arah Barat merupakan arah aliran sungai.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian diperoleh kesimpulan bahwa hasil interpretasi penampang
resistivitas 2D pada tiap lintasan relatif sama. Sebaran manifestasi air panas Lintasan 1 hingga lintasan 4 diperoleh sebaran manifestasi air panas berada di kedalaman sekitar 2,61 – 5,12 m dengan nilai resistivitas 2,6 – 10,4 Ωm terdapat pada lapisan lanau yaitu lanau basah lembek ditandai citra warna biru tua dan biru muda, terdapat pada lapisan lanau basah lembek, sedangkan lintasan 5 tidak terdapat sebaran manifestasi air panas karena resistivitas yang diperoleh cukup besar yaitu 18,80 Ωm pada citra warna biru tua, oleh sebab itu citra warna biru tua diinterpretasikan sebagai resapan air kolam, hal ini sesuai dengan kondisi lapangan. Arah penyebaran manifestasi air panas tersebar secara lateral yaitu arah Barat merupakan arah aliran sungai.
Daftar Pustaka
Basid, A., Andrini, N., & Arfiyaningsih, S., 2014, Pendugaan Reservoir Sistem Panas Bumi Dengan Menggunakan Survey Geolistrik, Resistivitas Dan Self Potensial, Jurusan Fisika UIN Maulana Malik Ibrahim, Malang. Jurnal Neutrino Vol. 7 (1) Tahun 2014. Hermawan, D., Asep, S., dan Anna, Y., 2011,
Kajian Panas Bumi Non-Vulkanik Daerah Sulawesi Bagian Tenggara, Bandung: Pusat Sumber Daya Geologi.
Hidayat R. & Ibnu D.S., 2008. Penyelidikan Pendahulua Bitumen Padat Daerah Rokan, Provinsi Riau. Proceeding Pemaparan Hasil Kegiatan Lapangan dan Non Lapangan Tahun 2008 Pusat Sumber Daya Geologi.
Hochstein, M.P., dan Browne, P.R.L., 2000, Surface Manifestation of Geothermal Systems With Volcanic Heat Sources, Editors: Haraldur Sigurdsson, Encyclopedia of Volcanoes, Academic Press, pp. 835-855.
Kearey, P., Brooks, M., and Hill, I., 2002, An Introduction to Geophysical Exploration, Third Edition, London: Blackwell Science. Koyonga, M., Tamuntuan G.H., dan Ferdy, 2017,
Pemanfaatan Metode Geolistrik Konfigurasi
Dipole-Dipole Untuk Investigasi Sumber Air Panas di Paniki Bawah Minahasa Utara. Jurusan Fisika FMIPA UNSTRAT, Manado. Loke M.H, 2001. Tutorial : 2-D And 3-D Electrical
Imaging Surveys. Revision date: 1 Sept. 2001. Copyright (1996-2001) M.H.Loke Niniek, R.H & Tri J., 2007. Hidrologi Air
Panasbumi Daerah Cidanau dan
Sekitarnya, Anyer, Provinsi Banten Berdasarkan Manifestasi Permukaan. Jurnal Geoaplika, vol.2, no.3,hlm.105-119.
Reynolds, J. M. 1997. An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, John Wiley and Sons Ltd., England.
Ristiani, E.R., & Musa Moh.D.Th., 2016. Studi Sebaran Temperature Menggunakan Metode Hambatan Jenis Konfigurasi Dipole-Dipole Di Daerah Panas BUmi Desa Namo. Jurusan Fisika FMIPA Universitas Tadulako,Palu. Gravitasi Vol 15. ISSN: 1412-2375
Roy, E. 1984. Geotechnical Engineering Investigation Manual. Mc Graw Hill. New York
Rozaq A., Susilo A., & Wasis, 2013. Identifikasi Kedalaman dan Struktur Lapisan Bawah Tanah Candi Jajaghu Berdasarkan Nilai Resistivitas dengan Menggunakan Metode Geolistrik Dipole-Dipole. Jurusan Fisika FMIPA Universitas Brawijaya.
Saptadji, N.M., 2002, Teknik Panas Bumi, Institut Teknologi Bandung, Bandung.
Telford, W.M., Geldart, L.P., & R.E. Sheriff, Keys,d.A.,1976. Applied Geophysics,Edisi 1, Cambridge University Press, New York.
Telford, W.M., Geldart, L.P., dan R.E., Sheriff., 1990, Applied Geophysics Second Edition, Cambridge University Press, New York. Waluyo, G. P., Utama, W. 2007. Deteksi Pola
Patahan di Desa Renokenongo Porong Sidoarjo dengan Metode Geolistrik Konfigurasi Wenner. Surabaya: Laboratorium Geofisika FMIPA ITS Surabaya.
