PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN TANAH DENGAN METODE GEOLISTRIK RESISTIVITY DAERAH POTENSI PANAS BUMI DI DESA MARDINDING JULU KECAMATAN BIRU-BIRU KABUPATEN DELI SERDANG.

(1)

PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN TANAH DENGAN METODE GEOLISTRIK RESISTIVITY DAERAH POTENSI PANAS BUMI

DI DESA MARDINDING JULU KECAMATAN BIRU-BIRU K A B U P A T E N D E L I S E R D A N G

Oleh:

Sartika Dewi Oktavia Simanjuntak NIM 4103240032

Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

(2)

i

Judul Skripsi : Penentuan Struktur Bawah Permukaan Tanah dengan Metode Geolistrik Resistivity Daerah Potensi Panas Bumi di Desa Mardinding Julu Kecamatan Biru-Biru Kabupaten Deli Serdang

Nama Mahasiswa : Sartika Dewi Oktavia Simanjuntak

NIM : 4103240032

Program Studi : Fisika

(3)

iii

PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN TANAH DENGAN METODE GEOLISTRIK RESISTIVITY DAERAH POTENSI PANAS

BUMI DI DESA MARDINDING JULU KECAMATAN BIRU-BIRU KABUPATEN DELI SERDANG

Sartika Dewi Oktavia Simanjuntak (NIM 4103240032)

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian penentuan struktur bawah permukaan tanah dengan metode geolistrik resistivity daerah potensi panas bumi di desa Mardinding Julu kecamatan Biru-Biru kabupaten Deli Serdang yang bertujuan untuk mengetahui strukur bawah permukaan tanah di daerah potensi panas bumi dengan mengidentifikasi nilai resistivitas batuan dan menentukan penyebaran fluida panas bumi.

Metode yang digunakan dalam penelitian adalah metode geolistrik resistivity dengan konfigurasi Schlumberger. Data yang diperoleh di lapangan diolah dengan Res2DinV 2 dimensi.

Hasil dari interpretasi menunjukkan struktur bawah permukaan memiliki nilai resistivitas minimun dan maksimal sebesar 1,54 – 1552 Ωm terdiri dari air tanah, tanah lempung, tanah lanau, tanah lanau pasiran dan batu gamping. Sedangkan lapisan yang mengandung fluida panas bumi memiliki nilai resistivitas antara 1,54 – 8,34 Ωm pada kedalaman mulai dari permukaan sampai 28,7 meter dan lapisan yang paling berpotensi dari ketiga lintasan adalah lintasan kedua dengan resistivitas terendah. Penyebaran fluida panas dari ketiga lintasan berturut-turut diperkirakan adalah ± 55,83%, ±43,81% dan ± 25,44%. Arah penyebaran fluida panas bumi di daerah penelitian menyebar secara vertikal dimana lapisan tanah terdiri dari dominasi air panas-hangat, lanau pasiran dan lempung basah.

(4)

vi

1.1. Latar Belakang Masalah 1

1.2. Rumusan Masalah 3

1.3. Batasan Masalah 3

1.4. Tujuan Penelitian 3

1.5. Manfaat Penelitian 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Lapisan Bumi 4

2.2. Sesar 6

2.3. Panas Bumi 7

2.3.1. Pengertian Panas Bumi 7

2.3.2. Tipe-tipe Panas Bumi 8

2.3.3. Sistem Panas Bumi di Indonesia 9

2.3.4. Reservoir Panas Bumi 10

2.3.5. Manifestasi Panas Bumi 12

2.4. Geolistrik 16

2.4.1. Metode Geolistrik 16

2.4.2. Metode Tahanan Jenis 17

2.4.3. Konfigurasi Schlumberger 18

2.4.4. Kelistrikan Bumi 20

2.4.5. Sifat Kelistrikan Batuan 23

2.5. Prinsip Kerja dari Geolistrik sebagai Metode untuk Mendeteksi 26 Potensi Energi Panas Bumi

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 28

3.1.1. Tempat Penelitian 28

3.1.2. Waktu Penelitian 28

3.2. Alat dan Bahan Penelitian 29

3.3. Prosedur Penelitian 30

(5)

vii

3.5. Teknik Pengambilan Data 32

3.6. Teknik Analisis Data dan Interpretasi Data 32

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian 34

4.1.1. Deskripsi Data 34

4.1.2. Pengolahan Data 35

4.2. Pembahasan 36

4.2.1. Hasil Analisis dan Interpretasi Data 36

4.2.1.1. Lintasan Pertama 37

4.2.1.2. Lintasan Kedua 38

4.2.1.3. Lintasan Ketiga 40

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 43

5.2. Saran 43

DAFTAR PUSTAKA 44

(6)

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Anatomi Bumi 4

Gambar 2.2. Lapisan Bumi Berdasarkan Sifat Mekaniknya 6

Gambar 2.3. Jenis-Jenis Sesar 7

Gambar 2.4. Perpindahan Panas di Bawah Permukaan 8

Gambar 2.5. Manifestasi Permukaan Sistem Panas Bumi 16

Gambar 2.6. Konfigurasi Elektroda Arus dan Potensial 18

Gambar 2.7. Konfigurasi Schlumberger 19

Gambar 2.8. Susunan Elektroda untuk Konfigurasi Schlumberger 19 Dengan C adalah Elekroda Arus, P adalah Elektroda

Potensial, a adalah Spasi antara Elektroda

Gambar 2.9. Resistivitas pada Silinder Konduktor 23

Gambar 3.1. Lokasi Penelitian 28

Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian 31

Gambar 4.1. Kontur Daerah Penelitian berdasarkan Altitude 35

dengan Surfer8

Gambar 4.2. Penampang Kontur Resistivitas Semu pada Lintasan 37 Pertama

Gambar 4.3. Kontur Lintasan Kedua berdasarkan Altitude 39

Gambar 4.4. Penampang Kontur Resistivitas Semu pada Lintasan 39 Kedua

(7)

x

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Peta Geologi Lokasi Penelitian 46

Lampiran 2. Peta Topografi Lokasi Penelitian 47

Lampiran 3. Tabel Data Hasil Inversi Res2DinV 48

Lampiran 4. Estimasi Fluida Panas Bumi 65

Lampiran 5. Report Surfer8 68

(8)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia terletak diantara tiga lempeng yaitu Pasifik, Indo-Australia dan Eurasia. Tumbukan lempeng Indo-Australia dan Eurasia menghasilkan sederatan panjang bukit Barisan di pulau Sumatera dan pembentukan deretan panjang pegunungan api sepanjang pulau Sumatera serta Jawa menuju ke Timur sampai daerah kepulauan Bandar. Kegiatan vulkanik dari gunung berapi yang mengitari wilayah Indonesia menghasilkan energi panas bumi yang sangat berlimpah.

Menurut Moediyono (2010), panas bumi adalah panas yang muncul dari dalam bumi dan terdesak ke permukaan bumi yang disebabkan oleh pergerakan terkandung didalamnya. Energi panas bumi dapat digunakan sebagai pengganti tenaga listrik yang menggunakan bahan bakar minyak sehingga dapat dijadikan sumber energi alternatif untuk menghemat cadangan minyak nasional.

(9)

2

Untuk pengembangan potensi panas bumi menjadi sumber energi alternatif pengganti tenaga listrik berbahan bakar minyak, diperlukan eksplorasi pendahuluan. Salah satu eksplorasi pendahuluan yang dapat memetakan penyebaran panas bumi adalah dengan menggunakan metode geofisika. Menurut Karyanto (2011), metode geofisika yang dapat memetakan bawah permukaan adalah metode geolistrik restivity dengan memanfaatkan sifat kelistrikan batuan untuk mendeteksi dan memetakan formasi bawah permukaan. Data yang diperoleh dari hasil pengukuran adalah data akumulasi kondisi bawah permukaan. Pemodelan geofisika dilakukan pada data untuk memperkirakan distribusi sifat fisis bawah permukaan berdasarkan data yang diukur di permukaan bumi (Arman, 2012). Penelitian dengan menggunakan metode geolistrik resistivity di daerah panas bumi telah banyak dijumpai. Parhusip (2011), telah melakukan penelitian di daerah Penen dimana dalam penelitiannya mengungkapkan lapisan batuan yang berpotensi mengandung fluida geotermal pada daerah tersebut terdapat pada lapisan batuan lempung yang memiliki harga resistivity antara 25,7 - 72,4 Ωm pada kedalaman 6 - 33 meter. Santi (2013), telah melakukan penelitian yang sama di daerah Gunung Sibual–buali dan mengungkapkan bahwa lapisan batuan yang berpotensi panas bumi adalah lapisan lanauan yang memiliki harga resistivity antara 3,13 - 13,80 Ω_{m pada kedalaman 1,25 - 6,00 meter serta pola penyebaran} panas bumi pada daerah tersebut tersebar secara vertikal. Nainggolan (2013), telah melakukan penelitian di Riniate mengungkapkan bahwa lapisan batuan yang berpotensi mengandung fluida geothermal adalah lapisan tanah lanauan atau pasiran yang memiliki harga reistivitas antara 19,4 - 181 Ωm dan pola penyebaran fluida geotermal tersebar secara menyeluruh. Sinaga (2013), juga telah melakukan penelitian di daerah Danau Linting dimana lapisan penyusun yang berpotensi mengandung fluida geotermal adalah lapisan serpih, batu-batu, pasir berbatu yang memiliki harga resistivitas antara 9,85 - 51,0 Ωm.

(10)

3

1.2. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah: 1. Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode geolistrik resistivity. 2. Konfigurasi yang digunakan dalam pengukuran adalah konfigurasi

Schlumberger.

3. Pengolahan dan analisa data untuk interpretasi kuantitatif menggunakan software Res2DinV.

1.3. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian dari latar belakang masalah maka masalah yang akan dibahas di rumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimana struktur bawah permukaan tanah daerah potensi panas bumi berdasarkan nilai resistivity di Desa Mardinding Julu ?

2. Bagaimana penyebaran batuan dan fluida di bawah permukaan tanah daerah potensi panas bumi di Desa Mardinding Julu ?

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun yang menjadi tujuan penelitian ini adalah untuk:

1. Mengetahui struktur bawah permukaan tanah daerah potensi panas bumi berdasarkan nilai resistivity di Desa Mardinding Julu.

2. Mengetahui penyebaran batuan dan fluida di bawah permukaan tanah daerah potensi panas bumi di Desa Mardinding Julu.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Sebagai informasi penyebaran potensi panas bumi yang ada disekitar manifestasi panas bumi di Desa Mardinding Julu.

2. Sebagai informasi awal tentang potensi panas bumi kepada pemerintah setempat dalam pengembangan eksplorasi geotermal di Desa Mardinding Julu. 3. Sebagai tinjauan bagi para peneliti yang ingin melanjutkan penelitian

(11)

43

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil pengolahan, analisis, dan interpretasi data pada penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Berdasarkan nilai resistivitas yang didapat bahwa lapisan struktur bawah permukaan tanah adalah air tanah, tanah lempung, tanah lanau tanah lanau pasiran dan batu gamping dengan nilai resistivitas antara 1,54 – 1552 Ωm. 2. Penyebaran batuan dan fluida di bawah permukaan tanah tersebar secara

vertikal dengan estimasi fluidanya setiap lintasan berturut-turut adalah ± 55,83%, ± 43,81% dan ± 25,44%.

5.2. Saran

Dari hasil penelitian yang telah diperoleh, maka saran untuk penelitian selanjutnya yaitu:

1. Dilihat dari penampang kontur resistivity, ada baiknya dilakukan penelitian lebih lanjut dengan memperluas daerah pengambilan data dan mengubah cara peletakan rentangan kabel elektroda, sehingga potensinya lebih terlihat.

(12)

44

DAFTAR PUSTAKA

Arman, Yudha, (2012), Identifikasi Struktur Bawah Tanah di Kelurahan Pangmilang Kecamatan Singkawang Selatan Menggunakan Metode Geolistrik Resistivitas dan Inversi Lavenberg – Marquardt, POSITRON, 2(1): 06-11

Berkat, Envilwan, (2013), Analisis Resistivitas Batuan dan Fluida Dibawah Permukaan dengan Metode Geolistrik Schlumberger di Daerah Panas Bumi Desa Huta Baru Sipirok Tapanuli Selatan, Einstein, 2(1): 57-63

GEOVision, Inc., (2010), Electrical Resisitivity Method, Error! Hyperlink reference not valid. (diakses Maret 2014)

Indriana, Rina Dwi dan Danusaputro, Hermowo, (2006), Uji Nilai Tahanan Jenis Polutan Air Laut dengan Metode Ohmik dan Metode Geolistrik Tahanan Jenis Skala Laboratorium, Berkala Fisika, 9(3): 145-149

Iskandar, Marzan A., (2010), Outlook Energi Indonesia 2010, BPPT-Press, Jakarta

Juliani, Rita, (2013), Analisa Air dan Pola Penyebaran Resistivitas Batuan Bawah Permukaan di Daerah Potensi Panas Bumi Sibual-Buali Tapanuli Selatan, Einstein, 2(1): 48-56

Karyanto, dkk. (2011), Identifikasi Zona Konduktif di Daerah Prospek Panas Bumi Larike Ambon Maluku, Jurnal Sains MIPA, 17: 67-74

Khasani, (2012), Badan Geologi Bintek Panas Bumi se-Sumatra, UGM, Yogyakarta

Makhrani, (2012), Geologi Minyak dan Gas Bumi, Universitas Hassanuddin, Makassar

(13)

45

Moediyono, (2010), Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi/ Goethermal Energy (PLTPB), Jurnal Gema Teknologi, 16: 5-10

Nainggolan, Juliper, (2013), Pengukuran Potensi Sumber Energi dan Pola Penyebaran Fluida Geothermal Panas Bumi di Riniate dengan Menggunakan Metode Geolistrik, Visi, 21(1): 1248-1255

Noor, M., (2011), http://almaaruf.wordpress.com/2011/01/04/penerapan-metode- geolistrik-konfigurasi-schlumberger-untuk-penentuan-tahanan-jenis-batubara/ (diakses Maret 2014)

Parhusip, Junita, (2011), Analisis Tahanan Jenis Batuan dan Mineral di Bawah Permukaan dengan Menggunakan Metode Geolistrik di Daerah Panas Bumi Desa Penen Kecamatan Sibiru-biru Kabupaten Deli Serdang., Skripsi, FMIPA, Unimed, Medan

Santi, Deni, (2013), Penentuan Struktur Bawah Permukaan Daerah Potensi Panas Bumi dengan Metode Geolistrik Resistivity di Daerah Gunung Sibual-buali Sipirok Tapanuli Selatan., Skripsi, FMIPA, Unimed, Medan

Santoso, Djoko, (2002), Pengantar Teknik Geofisika, ITB, Bandung

Saptadji, Nenny Miryani, (2001), Teknik Panas Bumi, Diktat Kuliah Prodi Teknik Perminyakan, ITB, Bandung

Sigurdsson, Haraldur, (2000), Encyclopedia of Volcanoes, Academic Press, U.S.A

Sinaga, Joy, (2013), Menentukan Resistivitas Geothermal dengan Menggunakan Metode Geolistrik Daerah Panas Bumi Danau Linting Desa Durian IV Mbelang Kec. STM Hilir Kab. Deli Serdang, Skripsi, FMIPA, UNIMED, Medan

Sukhyar, (2011), Laporan Tahunan Badan Geologi 2011, Badan Geologi Kementrian Energi Sumber Daya Mineral, Bandung

Suparno, Supriyanto. (2009), Energi Panas Bumi, A Present from The Heart of The Earth Edisi 1, Universitas Indonesia, Jakarta