KIMIA AIR TANAH DI CEKUNGAN AIR TANAH MAGELANG-TEMANGGUNG BAGIAN BARAT, KABUPATEN TEMANGGUNG DAN MAGELANG, PROVINSI JAWA TENGAH

(1)

15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA

322

KIMIA AIR TANAH DI CEKUNGAN AIR TANAH MAGELANG-TEMANGGUNG

BAGIAN BARAT, KABUPATEN TEMANGGUNG DAN MAGELANG, PROVINSI

JAWA TENGAH

Syera Afita Ratna*, Doni Prakasa Eka Putra, I Wayan Warmada Penulis

Departemen Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Jl.Grafika No.2 Kampus UGM, Yogyakarta 55281 Indonesia Telp. (0274) 513668 Fax (0274) 546039

*corresponding author: syera_afita@yahoo.com

ABSTRAK

Cekungan Air Tanah (CAT) Magelang – Temanggung meliputi beberapa wilayah administrasi di Kabupaten Temanggung, Kabupaten dan Kota Magelang. Penelitian kandungan kimia air tanah pada CAT Magelang-Temanggung menjadi objek penelitian yang menarik karena daerah tangkapan airnya bersumber dari Gunungapi Sindoro dan Sumbing pada bagian barat sedangkan bagian timur bersumber dari Gunungapi Merapi dan Merbabu yang masing-masing dapat memberikan kontribusi terhadap kandungan kimia air tanah pada CAT Magelang-Temanggung karena pengaruh variasi litologinya. Untuk membuktikan keterkaitan kimia air tanah dengan litologi daerah penelitian,dilakukan observasi geologi dan hidrogeologi serta pengambilan sampel batuan dan air tanah pada beberapa mata air dan sumur gali. Hasil pengujian sampel kandungan kimia air tanah menunjukkan bahwa tipe kimia air tanah yang berkembang di daerah penelitian terdiri dari 3 tipe air tanah, yaitu: (1) Ca2+ - Na+ - HCO3

-, (2) Ca2+ - Mg2+ - HCO3

-, dan (3) Ca2+ - Cl-. Berdasarkan data petrografi dan XRF (X-Ray Flourescence) menunjukkan bahwa litologi daerah penelitian yang berupa batuan vulkanik andesit sangat berpengaruh terhadap kandungan kation dominan berupa Ca2+, Mg2+ dan Na+ dibandingkan jenis batuan vulkanik basal. Hal ini menunjukkan bahwa pada umumnya akuifer di daerah penelitian dikontrol oleh batuan vulkanik andesit. Dominasi anion berupa HCO3

-, menunjukkan dominasi sistem air tanah bebas yang berinteraksi dengan permukaan-, sedangkan air tanah yang mengandung ion klorida dominan diperkirakan berasal dari akuifer yang lebih dalam di Formasi Penyatan yang mengandung sedimen laut karbonat sehingga kemungkinan kaya akan unsur Cl- dibanding dengan batuan vulkanik.

I. PENDAHULUAN

Latar Belakang Penelitian

Cekungan Air Tanah Magelang-Temanggung meliputi beberapa wilayah administrasi di Kabupaten Temanggung, Kabupaten dan Kota Magelang. Secara morfologi CAT ini dikelilingi oleh rangkaian pegunungan dan gunung di sekitarnya, bagian barat terdapat Gunung Sumbing & Gunung Sindoro, bagian timur terdapat Gunung Merbabu & Gunung Merapi (Setiadi 2004). Lokasi penelitian merupakan bagian barat dari CAT Magelang–Temanggung yang dibatasi oleh Sungai Progo pada bagian timur (Gambar 1). Berdasarkan peta geologi lembar Magelang-Semarang dengan skala 1:100.000 (Thaden, dkk. 1975) lokasi penelitian dominan tersusun oleh batuan vulkanik kuarter terdiri dari lava andesit,

breksi piroklastik, lahar hingga batupasir vulkanik/tufan dan sebagian kecil oleh campuran batuan vulkanik dan batuan sedimen laut.

Dari segi keilmuan, umumnya diketahui bahwa batuan vulkanik mempunyai kualitas air tanah yang baik (Suharyadi, 1984) namun pembahasan mengenai geokimia air tanah secara regional di CAT Magelang-Temanggung bagian barat belum pernah dilakukan. Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan informasi detail mengenai komposisi kimia air tanah di wilayah cekungan air tanah Magelang–Temanggung sehingga dapat menentukan tipe air tanah dan hubungannya dengan litologi di daerah penelitian.

Tujuan Penelitian

(2)

323 1. Menentukan tipe air tanah berdasarkan kandungan ion dalam air tanah di daerah penelitian.

2. Menentukan hubungan antara litologi dengan tipe air tanah di daerah penelitian.

II. KONDISI GEOLOGI REGIONAL

Berdasarkan klasifikasi fisiografi di Jawa Tengah oleh Van Bemmelen (1949) daerah penelitian ini merupakan bagian dari Zona Gunungapi Kuarter. Secara hidrogeologi, terjadi aliran air tanah secara radial dari arah puncak menuju bagian dataran kaki gunungapi, sehingga produktivitas akuifer pada mandala air tanah kerucut gunungapi akan semakin meninggi ke arah dataran kaki gunung api (Direktorat Geologi Tata Lingkungan, 2005). Berdasarkan peta geologi lembar Magelang-Semarang (Thaden dkk., 1975) dan lembar Yogyakarta (Rahardjo, dkk., 1995) daerah penelitian didominasi dengan endapan dan batuan vulkanik yang berumur kuarter dan pada bagain utara sedikit tersusun oleh campuran batuan sedimen dan batuan vulkanik Formasi Penyatan (Gambar 2).

Berdasarkan sifat fisik dari batuan penyusun di wilayah CAT Magelang-Temanggung, wilayah penelitian dapat dibedakan menjadi 5 satuan hidrogeologi (Effendi, 1984), yaitu sistem akuifer dengan produktivitas tinggi, produktivitas akuifer sedang, setempat akuifer produktif, produktivitas akuifer kecil dan daerah air tanah langka (Gambar 3).

III. SAMPEL

DAN

METODE

PENELITIAN

Metode penelitian meliputi observasi keadaan geologi dan hidrogeologi kemudian analisis kimia air tanah dengan metode diagram Piper, diagram fingerprint dan diagram stiff. Analisis batuan menggunakan petrografi dan XRF (X-ray Fluorescence). Tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 4.

Observasi geologi difokuskan pada pengamatan litologi berupa deskripsi dan

penentuan jenis batuan di lapangan dan pengambilan sampel batuan untuk diamati di laboratorium. Sampel batuan yang digunakan untuk pengamatan petrografi sejumlah 15, hasil pengamatan menujukkan bahwa batuan yang dijumpai di lokasi keluarnya air tanah adalah batuan vulkanik andesit dan basal. Andesit dijumpai pada MA 1, MA 8,MA 10-14, SG 7, SG 13-14 dengan kandungan mineral dominan berupa plagioklas, piroksen, mineral opak, dan mineral lempung pada batuan yang telah lapuk (Gambar 5). Basal dijumpai pada SG 17 yang mengandung mineral berupa piroksen, plagioklas, olivin dan mineral opak (Gambar 6). Tiga sampel batuan lapuk diteliti menggunakan metode XRF (Tabel 1).

Observasi kondisi hidrogeologi meliputi pengukuran kedalaman muka air tanah pada sumur-sumur penduduk dengan datum muka air laut dan pengambilan sampel air tanah, dilanjutkan analisis sampel air di laboratorium. Pemeriksaan 36 sampel air tanah dilakukan di laboratorium BBTKLPP (Balai Besar Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit) Yogyakarta. Parameter kimia air yang diperiksa pada laboratorium ini sebanyak 7 parameter yaitu natrium (Na+), kalsium (Ca2+), magnesium (Mg+), kalium (K+), klorida (Cl-), sulfat (SO42-), dan bikarbonat (HC03-),

hasil uji kimia air tanah dapat dilihat pada Tabel 2.

IV. HASIL

Tipe Kimia Air Tanah

Berdasarkan data dari sampel mata air dan sumur gali daerah penelitian terdiri dari 3 tipe air tanah (Gambar 7), yaitu:

1. Tipe Kalsium-Magnesium-Bikarbonat (Ca2+ -Mg+-HCO3-) yang terdiri dari MA 1-MA 7, MA

9- MA 17, SG 1- SG 3, SG 7,SG 8, SG 10, SG 12- SG 19.

2. Tipe Kalsium-Natrium-Bikarbonat (Ca2+-Na -HCO3- ) yang terdiri dari MA 8, SG 4, SG 5, SG

(3)

324 3. Tipe Kalsium-Klorida (Ca2+-Cl-), hanya di SG 9.

Analisis diagram fingerprint

Berdasarkan hasil analisis diagram fingerprint terhadap 36 data, dengan menggabungkan pola kation dan anion yang relatif sama dan didasarkan pada kandungan ion klorida yang bersifat konservatif maka diinterpretasikan bahwa pada daerah penelitian terdapat 3 sistem akuifer yang berkembang di daerah penelitian (Gambar 8), berikut ini interpretasi sistem akuifer pada daerah penelitian yaitu:

a. Sistem akuifer I, yang mempunyai kandungan HCO3- >SO42- >Cl-

b. Sistem akuifer II, yang mempunyai kandungan HCO3- > Cl- ≥SO42-

c. Sistem akuifer III, yang mempunyai kandungan Cl- >HCO3- >SO42-

Kimia air tanah dan litologi

Pada pengeplotan data kimia batuan dan kimia air tanah berupa perbandingan ion Na+ dan Mg2+ (Gambar 9), perbandingan ion K+ dan Mg2+ (Gambar 10) dan perbandingan ion Ca2+ dan Mg2+ (Gambar 11) pada grafik logaritmik secara umum cenderung membentuk pola kelurusan, sehingga diinterpertasikan bahwa kandungan kimia batuan yang menyusun daerah penelitian mempengaruhi kandungan kimia air tanah. Litologi pada daerah penelitian bersumber dari hasil proses vulkanisme Gunung Sindoro dan Gunung Sumbing pada bagian barat sedangkan pada bagian timur bersumber hasil proses vulkanisme Gunung Merapi dan Gunung Merbabu, selain itu terdapat endapan aluvium yang mempunyai litologi yang berasal dari berbagai sumber.

Berdasarkan hasil pengeplotan diagram Stiff pada peta geologi daerah penelitian menunjukkan bahwa pada lokasi pengamatan dengan litologi yang mempunyai sumber yang berbeda akan mempunyai pola diagram Stiff yang berbeda (Gambar 12). Pada lokasi pengamatan air tanah yang dipengaruhi oleh

dengan litologi berupa endapan aluvium mengandung ion yang lebih dominan berupa HCO32-, Na+ + K+ dan Ca2+, air tanah yang

dipengaruhi oleh litologi yang bersumber dari Gunung Merapi akan menunjukkan kandungan ion Mg2+ yang lebih tinggi dibandingkan yang lainnya, air tanah yang dipengaruhi oleh litologi yang bersumber dari Gunung Merbabu akan menunjukkan kandungan ion Mg2+ yang lebih rendah dibandingkan yang lain, ion Na+ + K+, Ca2+, SO42- yang lebih tinggi dibandingkan

yang lainnya, air tanah yang dipengaruhi oleh litologi yang bersumber dari Gunung Sindoro akan menunjukkan kandungan ion HCO32- yang

lebih tinggi dibandingkan yang lainnya dan juga mempunyai kandungan ion Na+ + K+, Ca2+, Mg2+ dan SO42- yang tinggi, air tanah yang

dipengaruhi oleh litologi yang bersumber dari Gunung Sumbing akan menunjukkan kandungan ion baik anion dan kation yang lebih rendah dibandingkan dengan yang lain, sedangkan air tanah yang dipengaruhi oleh litologi yang bersumber dari Formasi Penyatan akan menunjukkan kandungan ion baik Cl -yang lebih tinggi dibandingan dengan -yang lainnya (Tabel 3).

V. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan di atas, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Berdasarkan data mata air dan sumur gali di daerah penelitian terdiri dari 3 tipe air tanah yaitu:

a. Tipe Kalisum-Magnesium-Bikarbonat (Ca2+-Mg+-HCO3-)

b. Tipe Kalsium-Natrium-Bikarbonat (Ca2+-Na+-HCO3- )

c. Tipe Kalsium-Klorida (Ca2+-Cl-)

dan berdasarkan diagram fingerprint, sistem akuifer pada daerah penelitian dibagi menjadi 3 sistem akuifer yang berbeda yaitu:

a) Sistem akuifer I, yang mempunyai kandungan HCO3- >SO42- >Cl-

(4)

325 b) Sistem akuifer II, yang mempunyai

kandungan HCO3- > Cl- ≥SO42-

c) Sistem akuifer III, yang mempunyai kandungan Cl- >HCO3- >SO42-

Ketiga sistem akuifer tersebut mengalami percampuran.

2. Litologi penyusun akuifer di daerah penelitian akan berpengaruh pada kandungan

kimia air tanahnya, tipe air tanah kalisum-magnesium-bikarbonat (Ca2+_-Mg+_-HCO3-_{) dan}

tipe kalsium-natrium-bikarbonat (Ca2+-Na+ -HCO3- ) dijumpai pada akuifer berupa batuan vulkanik sedangkan tipe air tanah kalsium-klorida (Ca2+-Cl-) berasal dari akuifer di Formasi Penyatan yang berupa campuran batuan vulkanik dan batuan sedimen laut.

DAFTAR PUSTAKA

Direktorat Geologi Tata Lingkungan, 1985, Peta Hidrogeologi Indonesia Lembar VI (Pekalongan), VII (Semarang), IX (Yogyakarta), Direktorat Geologi Tata Lingkungan, Bandung.

Effendi, H., 2003, Telaah Kualitas Air, Kanisius, Yogyakarta.

Fetter,C. W., 2001, Applied Hydrogeology Fourth Edition, Prantice-Hall, Inc., New Jersey.

Rahardjo, W., Sukandarrumidi, Rosidi, H.M.D, 1995, Peta Geologi Lembar Yogyakarta, D.I.Yogyakarta, Direktorat Geologi, Bandung.

Setiadi, H., 2004, Peta Cekungan Airtanag Provinsi Jawa Tengah dan Daerah Istimewa Yogyakarta, Direktorat Geologi Tata Lingkungan, Bandung.

Suharyadi, 1984, Diktat Kuliah Geohidrologi, Jurusan Teknik Geologi FT-UGM, Yogyakarta.

Setiawan, T., 2011, Delineasi Kelurusan Morfologi Sebagai Dasar Untuk Menentukan Zona Potensi Resapan Air Kars Di Daerah Luwuk, Sulawesi Tenggara, Badan Geologi, Bandung.

Setiawan, T., Brahmantyo, B., Irawan D. E., 2008, Analisis Kelurusan Morfologi Untuk Interpretasi Sistem Hidrologi Kars Cijulang, Kabupaten Ciamis, Provinsi Jawa Barat, Badan Geologi, Bandung. Thaden, R. E., Sumadirdja, H., dan Richards, Paul W., 1975, Peta Geologi Lembar Magelang-Semarang, Jawa, Direktorat Geologi, Bandung.

Van Bemmelen, R. W., 1949, The Geology of Indonesia, Vol IA, General Geology of Indonesia and Adjencent Archipelago, Goverment Printing Office, The Haque.

TABEL

Tabel 1. Data XRF kandungan kimia batuan (meq/L)

Ion (meq/L) STA 1 (SG 13) STA 2 (MA 8) STA 3 (SG 17)

K+ 5063,9 7554,34 11123,98

Mg2+ 14714,08 10372,22 422,13

Ca2+ 54530,91 51958,02 3144,64

Na+ 14392,03 10386 1928,83

(5)

326

Tabel 2. Data kimia sampel air tanah daerah penelitian (meq/L) No. Tipe Piper STA

Kation Anion TDI RE (%) K+ Ca2+ Mg2+ Na+ SO42- Cl- HCO3 2-1

Ca

2+

-Mg

+

-HCO

3 MA1 0,1 0,97 0,75 1,26 0,08 0,48 2,2 5,54 0,30 2 MA2 0,13 1,21 1,29 1,39 0,06 0,17 1,5 5,43 36,22 3 MA3 0,15 1,15 1,66 1,7 0,23 0,16 3,95 8,6 -0,86 4 MA4 0,1 0,79 0,6 1,09 0,13 0,17 2,06 4,68 -0,77 5 MA5 0,1 0,79 0,38 1,04 0,02 0,13 1,98 4,2 -1,42 6 MA6 0,15 1,11 0,91 1,61 0,13 0,13 3,2 6,85 -0,58 7 MA7 0,36 1,11 1,53 2,22 0,15 0,23 1,6 6,71 41,28 8 MA9 0,08 1,06 1,09 1,09 0,02 0,06 1,9 5,03 21,47 9 MA10 0,08 1,05 0,82 1,26 0,04 0,1 1,05 4,09 41,84 10 MA11 0,05 0,72 0,62 0,91 0,08 0,03 0,8 3 39,23 11 MA12 0,05 0,7 1,32 0,7 0,06 0,03 0,9 3,59 44,84 12 MA13 0,08 1,09 0,48 1,04 0,04 0,06 1,15 3,69 32,27 13 MA14 0,08 0,86 0,68 0,96 0,06 0,07 1 3,49 35,02 14 MA15 0,05 0,49 0,83 0,7 0,02 0,06 0,6 2,57 47,56 15 MA16 0,13 1,14 0,67 0,96 0,02 0,14 1,6 4,44 20,70 16 MA17 0,05 0,51 0,67 0,65 0,08 0,06 1,2 3,06 12,43 17 SG1 0,15 1,23 0,79 1,17 0,23 0,23 2,5 6,04 2,16 Tabel 2.Lanjutan 18 SG2 0,1 1,01 1,17 1,3 0,1 0,31 2,1 5,79 13,19 19 SG3 0,1 0,83 0,81 1,13 0,13 0,17 2,2 5,1 2,16 20 SG 7 0,05 0,34 0,44 0,39 0,02 0,08 0,5 1,75 30,62 21 SG 8 0,05 0,71 0,79 0,87 0,27 0,31 1,1 3,89 13,48 22 SG10 0,15 1,52 1,21 1,39 0,33 0,2 2,6 7,08 -4,22 23 SG12 0,18 1,68 1,17 1,57 0,15 0,51 1,8 6,69 26,65

(6)

327 24 SG13 0,18 1,21 1,41 1,3 0,17 0,17 2,4 6,56 16,53 25 SG14 0,18 1,05 1,72 1,61 0,13 0,25 3,4 7,96 5,06 26 SG15 0,2 0,83 1,23 1,43 0,19 0,2 2 5,77 17,31 27 SG16 0,18 1,68 1,17 1,57 0,15 0,51 1,8 6,69 26,65 28 SG18 0,08 0,63 0,67 0,78 0,17 0,08 1,5 3,72 5,90 29 SG19 0,15 1,41 1,58 1,7 0,08 0,37 3 7,89 12,56 30 MA8 0,15 1 0,24 1,17 0,25 0,15 0,51 3,22 43,18 31 SG 4 0,31 1,23 0,68 2,09 0,1 0,4 1,15 5,5 39,74 32 SG 5 0,49 1,74 0,16 3,17 0,31 0,54 2,2 7,91 22,98 33 SG 6 0,92 1,78 1,43 7,61 1,46 0,99 4,2 16,66 20,25 34 SG11 0,41 0,91 0,83 2,7 0,15 0,28 4,2 8,88 -4,22 35 SG17 0,26 0,5 0,46 1,39 0,1 0,22 0,5 3,15 47,45 36

Ca

2+

-Cl

- SG 9 0,23 1,01 1,05 1,39 0,1 0,86 0,7 5,05 34,08

Tabel.3. Tipe air tanah Stiff dan batuan

Sumber Formasi STA Mineralogi Diagram Stiff Rata-rata ion (meq/l) Aluvium Aluvium MA 1 Petrografi: Andesit (MA 1) plagioklas, klionopiroksen,

mineral opak, mineral lempung Rata-rata ion (meq/l) Mg2+: 0,77, HCO3 : 2,35 Ca2+ : 1,1, SO42- : 0,16 Na+_{+ K}+_{: 1,34, Cl} : 0,35 SG 1 Merapi Breksi vulkanik MA 2 Tidak ada Rata-rata ion (meq/l) Mg2+: 1,09, HCO3 : 1,93 Ca2+ : 0,26, SO42- : 0,1 Na+ + K+ : 1,39, Cl : 0,22 SG 2 SG 3 Merbabu Breksi

vulkanik SG 4 Tidak ada

Rata-rata ion (meq/l) Mg2+: 0,42, HCO3 : 1,68

Ca

2+

-Na

+

-HCO

3

(7)

-15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA 328 SG 5 Ca2+ : 1,48, SO42- : 0,21 Na+ + K+ : 3,03, Cl : 0,47 Sindoro Endapan Gunung Sindoro Muda MA 3 Petrografi: Andesit (SG 13 dan SG 14), plagioklas, klionopiroksen, mineral opak. XRF (meq/l) : SG 13 : Ca2+ : 54530,91 Mg2+ :14714,08 Na+: 14714,08 K+ : 5063,9 Rata-rata ion (meq/l) Mg2+: 1,11, HCO3 : 2,74 Ca2+ : 1,13, SO42- : 0,28 Na+_{+ K}+_{: 2,22, Cl} : 1,13 MA 4 MA 5 MA 6 SG 8 SG 10 SG 12 SG 13 SG 14 SG 15 SG 6 SG 11 MA 15 Tabel.3.Lanjutan Sumbing Endapan Gunung Sumbing Muda MA 7 MA 8 MA 9 MA10 MA 15 Petrografi: Andesit (MA 11), plagioklas, klionopiroksen, mineral lempung

Andesit (MA 12 dan MA 14), plagioklas, klionopiroksen, mineral opak, mikrolit plagioklas, mineral lempung. Rata-rata ion (meq/l) Mg2+: 0,85, HCO3- : 1,27, Ca2+ : 0,93, SO4 2-: 0,09 Na+ + K+ : 1,26, Cl- : 0,14 Sumbing Endapan Gunung Sumbing Muda

MA 16 Andesit (MA13) plagioklas, hornblenda, mineral opak, mineral lempung.

Basal (SG 17) plagioklas, klionopiroksen, olivin, mineral opak, mineral lempung. XRF (meq/l) : MA 8 : Ca2+ : 51958,02 Mg2+: 10372,22 Na+ : 10386 MA 17 SG 16 SG 18 SG 19 Lahar dan andesit porfiri MA 11 Batuan Gunungapi Kekep MA 12 Batuan Gunungapi Condong MA 13

(8)

329 Batuan Gunungapi Telomoyo MA 14 Endapan Gunung Sumbing Tua SG 17 Formasi penyatan Formasi penyatan SG 7 Petrografi : Andesit (SG 7) plagioklas, klionopiroksen, mineral opak, mineral lempung

Rata-rata ion (meq/l) Mg2+: 0,74, HCO32- : 0,6 Ca2+ : 0,68, SO4 : 0,06 Na+ + K+ : 1,03, Cl- : 0,47

GAMBAR

Gambar 1. Lokasi penelitian (Peta Pulau Jawa, Peta CAT Jawa Tengah, dan peta lokasi penelitian dengan modifikasi)

(9)

330

Gambar 2. Peta geologi daerah penelitian lembar Magelang-Semarang (Thaden dkk., 1975) dan lembar Yogyakarta (Rahardjo, dkk., 1995) dengan modifikasi

Gambar. 3. Peta Hidrogeologi Regional Jawa Tengah (Direktorat Geologi Tata Lingkungan, 1985 dengan modifikasi).

(10)

331

Gambar 4. Bagan tahapan penelitian

Gambar 5. andesit pada nikol sejajar dan b. nikol bersilang

Gambar 6. basal pada nikol sejajar dan y. nikol bersilang

Gambar 7. Analisis Piper dari data mata air dan sumur gali pada daerah penelitian

a b

(11)

332

Gambar 8. Hasil penyederhanan diagram fingerprint

Gambar 9. Grafik ion Na+ dan Mg2+

Gambar 10. Grafik ion K2+ dan Mg2+

(12)

333