MENENTUKAN RESISTIVITAS DAN POLA PENYEBARAN FLUIDA GEOTHERMAL DENGAN MENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK
SCHLUMBERGER DAERAH GUNUNG SIBUALBUALI SIPIROK TAPANULI SELATAN
Oleh:
Dewi Maya Sari NIM 409240005 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT karena dengan rahmat dan Ridho- Nya,
sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi ini berjudul “Menentukan Resistivitas Dan Pola Penyebaran Fluida Geothermal Dengan
Menggunakan Metode Geolistrik Schlumberger Daerah Gunung Sibual-Buali Sipirok Tapanuli Selatan”, disusun untuk memperoleh gelar sarjana Sain di Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNIMED.
Penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada Bapak Muhammad
Kadri, M.Sc sebagai dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan bimbingan dan saran kepada penulis sejak awal penulisan sampai dengan
selesainya skripsi ini. Ucapan terimakasih juga disampaikan kepada Bapak Drs.
Togi Tampubolon, M.Si, Drs. Rahmatsyah, M.Si dan Bapak Prof. Dr. Mara Bangun Harahap, M.S yang telah memberikan masukan dan saran dalam penyusunan skripsi ini. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Bapak
Drs. Juniar Hutahaean, M.Si selaku dosen pembimbing akademik, dan kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen beserta staf jurusan Fisika FMIPA UNIMED.
Ucapan terima kasih penulis kepada Bapak Arman Dst., SE sebagai pegawai
yang banyak membantu saat melakukan penelitian.
Teristimewa penulis sampaikan terimakasih kepada Ayahanda dan Ibunda
(Margono dan Sundari), beserta Kakanda dan adinda (Sri Mulyani, S,Pd dan
Sri Ayu Azriati) dan keluarga yang telah memberikan doa, motivasi, kasih sayang dan pengorbanan baik secara moril dan materi kepada penulis dalam
menyelesaikan studi di Universitas Negeri Medan.
Tidak lupa penulis ucapkan terimakasih yang spesial buat teman dekat
penulis kakanda Angga Pratama Putra yang telah memberikan semangat,
dukungan dan inspirasi yang baik, terimakasih pula untuk sahabat-sahabat
terbaikku (Deni, Evi, Yuli, Asrul, Suhendra) yang telah menjadi keluarga kedua
bagi penulis dan rekan- rekan yang telah mambantu penulis sewaktu penelitian
Envilwan, Zulijar, dan Affan. Serta rekan jurusan fisika Non Dik angkatan 2009:
bisa disebutkan satu persatu. Ucapan terima kasih untuk sahabat lama yang tetap
bisa menjadi sahabat baru bagi penulis: Yudi, Dani, dan Arei Kanti.
Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dalam menyelesaikan skripsi
ini, namun penulis menyadari masih banyak kekurangan pada skripsi ini. Penulis
mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca demi
penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini
memberi manfaat bagi mahasiswa di lingkungan FMIPA UNIMED khususnya
jurusan fisika dalam memperkaya khasanah ilmu Sain.
Medan, Juli 2013
Penulis,
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar pengesahan i
Riwayat Hidup ii
Kata Pengantar iii
Daftar isi iv
Daftar gambar vi
Daftar tabel vii
Daftar Lampiran viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah 1
1.2. Batasan Masalah 3
1.3. Rumusan Masalah 3
1.4. Tujuan Penelitian 3
1.5. Manfaat Penelitian 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Panas Bumi 5
2.1.1. Pengertian Panas Bumi 5
2.1.2. Gadrian Panas Bumi 6
2.1.3. Terjadinya Sistem Panas Bumi 8
2.1.4. Karakteristik Panas Bumi 10
2.1.4.1. Dapur Magma Sebagai Panas Bumi 10
2.1.4.2. Kondisi Hidrologi 11
2.1.4.3. Manifestasi Panas Bumi Di Permukaan 11
2.1.4.3.1. Tanah Hangat 12
2.1.4.3.2. Permukaan Tanah Beruap 12
2.1.4.3.3. Mata Air Hangat atau Panas 13
2.1.4.3.4. Geyser 14
vii
2.1.4.4. Umur Kegiatan dan Metode Etimasi Potensi Panas Bumi 14
2.1.4.4.1. Metode Etimasi Simulasi Numerik 15
2.2. Jenis Jenis Energi dan Sistem Panas Bumi 15
2.2.1. Sistim Dominasi Uap 16
2.2.2. Sistim Dominasi Air 16
2.3. Reservoir Panas Bumi 18
2.4. Fluida Panas Bumi 19
2.5. Geolistrik 19
2.5.1. Metode Geolistrik Tahanan Jenis 20
2.5.2. Resistivitas Batuan 21
2.5.3. Resistivitas Semu 24
2.5.4. Dasar Kelistrikan 25
2.5.5. Teori Potensial Listrik 26
2.6. Konsep Dasar Metode Shclumberger 30
2.7. Gambaran Umum Lokasi Penelitian 31
2.8. Kerangka Konsep 32
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan waktu penelitian 34
3.1.1. Tempat Penelitian 34
3.1.2. Waktu Penelitian 34
3.2. Alat dan Bahan Penelitian 34
3.3. Prosedur Penelitian 35
3.4. Diagram Alir Penelitian 36
3.5. Teknik Pengambilan Data 37
3.6. Analisis Data 37
3.7. Rumusan Pengukuran 37
BAB IV. PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengambilan Data 39
viii
4.3. Pembahasan Hasil Analisis dan Interpretasi Data 42
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan 47
5.2. Saran 47
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Steaming Ground (Nenny, 1992) 13
Tabel 2.2. Klasifikasi Sistem Panas Bumi Berdasarkan Temperatur
(Ralph, 1985) 17
Tabel 2.3. Resistivitas Batuan 22
Table 2.4. Variasi Resistivitas Batuan dan Mineral 22
Table 2.5. Variasi Resistivitas Batuan dan Mineral 22
Table 2.6. Variasi Resistivitas Batuan dan Mineral 23
Table 3.1. Alat Pemancar dan Spesifikasinya 32
Table 3.2. Alat Penerima dan Spesifikasinya 33
Table 4.1. Nilai Koordinat Setiap Lintasan 39
Tabel 4.2. Data Hasil Pengamatan 40
Tabel 4.3. Interpretasi Lintasan I 44
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Lapisan Bumi 5
Gambar 2.2. Perpindahan Panas di Bawah Permukaan 8
Gambar 2.3. Elektron Yang Tidak Terikat Kuat 19
Gambar 2.4. Prinsip Kerja Metode Resistivitas 23
Gambar 2.5. Beberapa Konfigurasi Geolistrik Tahanan Jenis 27
Gambar 2.6. Arus Yang Mengalir Dalam Lintasan Tertutup 28
Gambar 2.7. Munculnya Potensial Listrik Akibat Aliran Arus 28
Gambar 2.8. Bentuk umum dari konfigurasi elektroda pada 28
survei resistivitas
Gambar 2.9. Skema Konfigurasi Schlumberger 30
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian 37
Gambar 4.1. Lintasan Penelitian 40
Gambar 4.2. Penampang Kontur Resistivitas pada Lintasan Pertama 43
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran I. Lokasi Penelitian 50
Lampiran II. Data Hasil Penelitian 51
Lampiran III. Gambar Alat yang Digunakan Saat Melakukan Penelitian 59
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Energi panas bumi adalah energi sumber daya alam berupa air panas atau
uap yang terbentuk dalam reservoir di dalam bumi melalui pemanasan air di
bawah permukaan oleh batuan beku panas. Air permukaan yang berasal dari
sungai, hujan, danau, laut dan lain-lain meresap menjadi air tanah, mengalir dan
bersentuhan dengan tubuh magma atau batuan beku panas tersebut, mendidih serta
kemudian membentuk air dan uap panas. Karena berat jenis, temperatur dan
tekanannya, uap dan air panas ini mengalir kembali ke permukaan melalui
bidang-bidang rekahan di lapisan kulit bumi dan membentuk manifestasi panas bumi.
Energi panas bumi ini dapat dimanfaatkan secara langsung untuk pengeringan
produksi hasil pertanian, pariwisata dan kebutuhan rumah tangga ataupun secara
tidak langsung sebagai penggerak turbin pembangkit listrik (Haerudin, 2008).
Potensi panas bumi di Indonesia mencapai lebih dari 27.000 MW atau
setara 219 juta barel minyak bumi dan merupakan hampir 40% dari potensi panas
bumi di dunia. Potensi ini lebih dari 13 GW yang masih berupa Sumber Daya
(resources) dan lebih dari 14 GW telah berstatus Cadangan (reserves) dimana
2.200 MW diantaranya merupakan cadangan Terbukti (proven reserves) (Husein,
2008).
Propinsi Sumatera Utara merupakan salah satu daerah di Indonesia yang
menyimpan potensi panas bumi yang cukup banyak karena kepulauan Sumatera
terletak pada pertemuan dua lempeng tektonik yakni Lempeng Eurasia dan
Lempeng Indo-Australia, menyebabkan di pulau Sumatera sering terjadi gempa
bumi dan banyak dijumpai daerah potensi pans bumi. Potensi panas bumi di
Sumatera mencapai 9562 MW (Wardhana, 1998). Jika dibandingkan dengan
pulau-pulau lain di Indonesia, potensi tersebut adalah yang terbesar. Banyaknya
potensi panas bumi di Sumatera belum maksimal penggunannya, selama ini
pemanfaatannya hanya sebagai objek wisata alam. Sedangkan untuk
daerah panas bumi yang ada di Sumatera adalah di gunung Sibualbuali di
Kecamatan Sipirok Kabupaten Tapanuli Selatan (Saptadji, 2008). Untuk menggali
potensi panas bumi di daerah tersebut, perlu dilakukan penelitian pendahuluan
dengan menggunakan metode survei geofisika, salah satunya adalah metode
geolistrik tahanan jenis (Haerudin, 2008).
Peneliti terdahulu yang melakukan penyelidikan tentang panas bumi di
gunung Rajabasa Kalianda Lampung Selatan mendapatkan harga resistivitas pada
Lapisan batuan pasir antara antara 24 – 62,2 Ωm pada kedalaman lebih dari 20
meter (Haerudin, 2008), di daerah Tambu Kabupaten Donggala Provinsi Sulawesi
Tengah dengan tahanan jenis 70 – 150 Ωm, lapisan ini berada pada kedalaman > 600
meter, diikuti oleh lapisan batolit granit yang mendominasi lapisan batuan di daerah ini
dengan tahanan jenis 800-900 Ωm, di daerah Rianiate Kecamatan pangururan berkisar antara 23,6 –84,7 Ωm pada kedalaman dari 6,36 – 9,26 m (Bakrun, 2004).
Metode geolistrik tahanan jenis merupakan salah satu metode geofisika
yang dapat digunakan sebagai alat bantu untuk mengetahui keadaan bawah
permukaan, seperti penyelidikan air tanah, keberadaan suatu reservoir dan
batuan-batuan penyusun. Untuk lokasi penelitian ini sendiri, sebelumnya sudah dilakukan
penyelidikan dengan menggunakan metode geotermometer empiris, salah satunya
yaitu Perhitungan suhu reservoar dengan menggunakan geotermometer empiris
pada manifestasi panas bumi gunung sibualbuali kecamatan Sipirok kabupaten
Tapanuli Selatan, namun pada penyelidikan ini hanya mendapatkan lokasi keberadaan sesar saja, tetapi tidak diketahui pola dari penyebaran fluida
geothermal itu sendiri (Haerudin, 2008).
Penggunaan metode tahanan jenis perlu dilakukan untuk menentukan
resistivitas batuan yang ada pada panas bumi. Sehingga penulis memilih judul:
1.2Batasan Masalah
Yang menjadi batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Penelitian ini dilakukan dua lintasan yang berbeda di daerah gunung
Sibualbuali.
2. Restivitas batuan dibawah permukaan daerah gunung Sibualbuali diperoleh
dengan menggunakan metode schlumberger.
1.3Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, maka masalah yang akan dibahas
dirumuskan sebagai berikut:
1. Bagaimana pola penyebaran fluida geothermal berdasarkan nilai resistivitas
(tahanan jenis) dari lapisan-lapisan batuan di bawah permukaan daerah
gunung Sibualbuali?
2. Bagaimana hasil data yang diperoleh dengan menggunakan metode geolistrik
tahanan jenis dan nilai resistivitas batuan-batuan yang ada di bawah
permukaaan daerah gunung Sibualbuali?
1.4Tujuan Penelitian
Dari rumusan masalah diatas, maka penelitian ini bertujuan:
1. Untuk mengetahui penyebaran fluida air panas di bawah permukaan pada dua
lintasan yang berada di daerah gunung Sibual-buali.
2. Untuk mengetahui nilai resistivitas batuan yang terdapat di bawah permukaan
daerah gunung Sibualbuali berdasarkan kode warna hasil dari invers dua
dimensi dengan software res2Dinv.
1.5Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
1. Sebagai bahan informasi penelitian lebih lanjut tentang sumber panas bumi
yang ada di Sumatera Utara.
2. Merupakan salah satu bahan pertimbangan apabila ingin mengembangkan
47 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Dari hasil pengolahan, analisis dan interpretasi data pada penelitian dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Berdasarkan hasil interpretasi pada penampang lintasan pertama (gambar
4.2) dan kedua (gambar 4.3) terdeteksi sebaran air panas di sekitar sumber
tidak kontinu dan potensi air panas masih kecil. Diduga air panas yang
muncul ke permukaan dikarenakan adanya rekahan batuan di bawah
permukaan.
2. Lapisan batuan yang berpotensi mengandung fluida geothermal adalah
lapisan tanah lempung dan batuan pasir yang memiliki harga 6,43 – 11,7
Ωm pada pada lintasan pertama di kedalaman 1,25 – 5,38 meter dan 4,40 –
8,65 pada lintasan kedua dengan kedalaman 1,25 – 6,38 meter.
3. Dari hasil penelitian, nilai resistivitasnya kecil di karenakan daerah
penelitian merupakan aliran sungai.
5.2. Saran
Dari hasil penelitian yang telah diperoleh, maka saran untuk penelitian selanjutnya yaitu:
1. Dilihat dari pola penyebaran fluida geothermal, maka perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan memperluas daerah pengambilan data
sehingga potensinya akan lebih terlihat.
2. Pemodelan penampang bawah permukaan untuk air panas (hidrothermal)
atau struktur bawah permukaan dapat dikembangkan dalam pemodelan
secara tiga dimensi menggunakan software Res3dinv sehingga diperoleh
gambaran aliran air panas yang lebih baik.
3. Sebaiknya dilakukan penelitian dengan menggunakan metode geofisika
yang lain dan juga diperlukan serangkaian survei seperti survei geokimia
survei geologi dan survei hidrogeologi sehingga informasi yang diperoleh
48 Daftar Pustaka
Burger, H. R., (1992), Exploration Geophysics of the Shallow Subsurface, Diakses tanggal 25 Agustus 2010, dari hhtp://www.mines.edu/fs.home.tboyd GP311/introgp.shtml.
Delita, (2008), perhitungan suhu reservoir daerah panas bumi sipoholon, tapanuli
utara menggunakan persamaan Geotermometer empiris, skripsi FMIPA,
Unimed, Medan
Haerudin, N., Rasimeng, S., Yuliana, E.; Fluida Geothermal Di Daerah Potensi Panasbumi Gunung Rajabasa Kalianda Lampung Selatan, Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II 2008
Hazuardi.,(1992), Pengantar Eksplorasi Panas Bumi, PPT MIGAS (Pusat Tenaga Perminyakan dan Gas Bumi), Cepu.
Karsa, koko. (2010), Perhitungan suhu reservoar dengan menggunakan
geotermometer emppiris pada manifestasi panas bumi gunung sibualbuali
kecamatan sipirok kabupaten Tapanuli Selatan., Skripsi, FMIPA, Unimed,
Medan.
Lismawaty., (1998), Eksplorasi Geotermal dengan Metode Geolistrik Resistivitas, Karya Ilmiah, Medan: Institut Teknologi Medan.
Petrucci Ralph H, (1985), Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Suminar Achmadi,.(Penerjemah), Edisi keempat, jilid 2, Erlangga, Jakarta.
Reynold, M. J., (1997), An Introduction to Applied and Enviromental Geophysics, England : Jhon Willey and Sons Ltd.
Santoso, D.(2002), Pengantar Teknik Geofisika. Bandung: Departemen Teknik Geofisika ITB
Saptadji Miryani Nenny, (1992), TeknikPanasbumi
:http://www.dim.esdm.go.id/makalah/2-8%20ITB-Nenny%20M%20S.pdf.
Suyono, S., 1978, Hidrologi untuk Pengairan, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.
49 Parsuhip, Mando, dkk, (2010), Menentukan Akuifer Lapisan Air Tanah Dengan Metode Geolistrik Konfigurasi Schlumberger Di Perumahan Griyo Puspito Dan Bumi Tampan Lestari, FMIPA-UR, Riau.
