PENYELIDIKAN TERPADU DAERAH PANAS BUMI
CANDI UMBUL-TELOMOYO, PROVINSI JAWA TENGAH
Dudi Hermawan, M.Kholid Kelompok Penyelidikan Panas Bumi
Pusat Sumber Daya Geologi
SARI
Daerah panas bumi Candi Umbul-Telomoyo berada pada lingkungan geologi vulkanik Kuarter produk dari Gunung Telomoyo, Ungaran dan Merbabu. Sistem panas bumi di daerah ini terbentuk oleh adanya sisa panas dari dapur magma yang berasosiasi dengan aktivitas vulkanik terakhir komplek Gunung Telomoyo. Pola struktur geologi yang terbentuk dipengaruhi oleh aktivitas tektonik yang searah dengan pola kelurusan gunungapi di zona
North Serayu Range yang berarah baratlaut – tenggara.
Fluida panas bumi bersifat klorida-bikarbonat pada zona immature water yang menunjukkan bahwa fluida berasal langsung dari kedalaman tetapi telah mengalami kontaminasi air permukaan dalam pemunculannya. Temperatur bawah permukaan yang diperkirakan berhubungan dengan reservoir adalah 230oC yang termasuk ke dalam temperatur tinggi.
Batuan penudung diperkirakan terdapat pada batuan vulkanik Telomoyo, Ungaran dan batuan sedimen yang diduga telah mengalami ubahan, sedangkan top reservoir terdapat di dalam rim kaldera pada kedalaman > 1500 meter pada batuan vulkanik Ungaran dan batuan sedimen yang kaya akan rekahan atau yang bersifat permeabel.
Areal prospek berada di bagian tengah komplek Gunung Telomoyo yaitu di sebelah timurlaut manifestasi batuan ubahan Keningar memanjang ke arah baratdaya dengan luas 21 km². Potensi energi panas bumi daerah ini adalah sebesar 92 MWe pada kelas cadangan terduga.
Kata kunci : vulkanik, sistem panas bumi, fluida, reservoir, potensi
PENDAHULUAN
Peranan energi panas bumi dalam pemenuhan kebutuhan energi nasional masih dirasakan kecil. Masih banyak lapangan-lapangan panas bumi yang belum dikembangkan dengan optimal. Salah satu cara untuk pengembangannya adalah dengan melakukan penyelidikan lebih detail tentang pembentukan sistem bumi yang meliputi penyelidikan geologi, geokimia dan magnetotellurik di daerah Candi Umbul-Telomoyo, Provinsi Jawa Tengah.
Selain penyelidikan terpadu yang telah dilakukan oleh PSDG, di daerah ini juga telah dilakukan beberapa kegiatan penyelidikan yang dilakukan oleh Pertamina pada tahun 1988-1993, yang meliputi kegiatan penyelidikan geologi, geokimia, geofisika (gaya berat,
geomagnet, dan geolistrik), serta pemboran landaian suhu.
Daerah Candi Umbul-Telomoyo secara administratif sebagian besar termasuk dalam wilayah Kabupaten Semarang dan Kabupaten Magelang, serta sebagian kecil termasuk Kab.Temanggung, Kab. Boyolali dan Kota Salatiga, Propinsi Jawa Tengah, dan berjarak sekitar 34 km dari Kota Semarang (Gambar 1).
GEOLOGI
Daerah panas bumi Candi Umbul-Telomoyo terletak pada lingkungan geologi vulkanik Kuarter. Bentuk morfologinya terdiri dari pedataran dan deretan perbukitan yang disusun oleh batuan sedimen, dan batuan vulkanik produk Telomoyo, Andong, Ungaran,dan Merbabu.
Batuan tertua yang tersingkap adalah batuan sedimen berumur Miosen Tengah yang merupakan batuan sedimen turbidit dan diendapkan di lingkungan neritik.
Pada Kala Pliosen Atas terjadi proses pengangkatan yang diikuti oleh pemunculan aktivitas vulkanik Gunung Ungaran Tua pada Kala Plistosen Awal yang di daerah survei diindikasikan dengan terbentuknya satuan vulkanik Gunung Ungaran-1. Aktivitas vulkanik juga terjadi di sebelah tenggara Gunung Ungaran yaitu aktivitas vulkanik Gunung Telomoyo-1 yang menghasilkan produk lava dan batuan piroklastik. Letusan Gunung Telomoyo-1 menyebabkan terjadinya kekosongan di perut bumi sehingga akibat gaya gravitasi terjadi
collapse di bagian tengah daerah survei yang dicirikan dengan adanya struktur ring kaldera depresi. Di bagian depresi yang merupakan zona lemah ini kemudian muncul kembali aktivitas vulkanik Gunung Telomoyo-2 yang menghasilkan produk lava dan batuan piroklastik. Aktivitas vulkanik ini terus berlanjut hingga membentuk kerucut Gunung Telomoyo sekarang dan kerucut Gunung Andong. Pada akhir aktivitas vulkanik Gunung Telomoyo terjadi erupsi setempat pada zona sesar yang membentuk satuan kerucut piroklastik yang berupa scoria cone. Hampir bersamaan dengan aktivitas vulkanik terakhir komplek Gunung Telomoyo, di sebelah utara (Gunung Ungaran) dan sebelah selatan (Gunung Merbabu) juga terjadi aktivitas vukanik yang menghasilkan produk lava dan batuan piroklastik. Selanjutnya, proses erosi yang berlangsung sampai saat ini menghasilkan endapan lahar dan aluvium seperti yang banyak terdapat di sepanjang pedataran dan sungai-sungai besar (Gambar 2 dan Gambar 3).
Struktur geologi yang berkembang berupa struktur-struktur vulkanik dan tektonik. Struktur vulkanik ini terbentuk karena adanya aktivitas vulkanik dari Gunung Teomoyo sehingga membentuk struktur rim kaldera dan sesar-sesar normal berarah baratdaya-timurlaut. Struktur ini juga memfasilitasi kemunculan manifestasi panas bumi Candi Umbul dan Pakis Dadu.
Struktur tektonik berupa sesar-sesar mendatar berarah relatif utara selatan dan baratlaut-tenggara yang merupakan struktur regional dan sebagian sudah ditutupi oleh produk batuan yang lebih
muda. Sebagian dari struktur ini teraktifkan kembali sehingga bisa memfasilitasi kemunculan manifestasi panas bumi Candi Dukuh.
Manifestasi Panas Bumi
Manifestasi panas bumi di daerah Candi Umbul Telomoyo berupa mata air panas dan batuan ubahan yang pemunculannya tersebar di tiga lokasi. Secara umum pemunculan mata air panas terletak pada dua kelompok, yaitu kelompok mata air panas Candi Dukuh 1 dan 2 yang muncul di daerah pinggiran telaga Rawa Pening -Banyu Biru serta kelompok mata air panas Candi Umbul dan Pakis Dadu yang muncul di daerah persawahan di dusun Candi Umbul dan Pakis Dadu.
Air panas Candi Dukuh-1 (APCD-1), berada di pinggir telaga Rawa Pening di Dusun Brawijaya, Desa Banyu Biru, Kecamatan Banyu Biru, Kabupaten Semarang. Hasil pengukuran di lokasi memperlihatkan temperatur air panas 34,90C pada temperatur udara 24,60C, pH
7,20, daya hantar listrik 621 umhos, dan debit 2 l/detik. Mata air panas relatif jernih, tawar, terdapat bualan gas, dijumpai adanya material endapan dan di tampung dalam bentuk kolam serta dimanfaatkan oleh penduduk sekitarnya untuk pemandian.
Air panas Candi Dukuh-2 (APCD-2), berada di pinggir danau Rawa Pening sekitar 10 m dari lokasi Candi Dukuh-1. Hasil pengukuran di lapangan menunjukkan pH terukur sebesar 7,02, daya hantar listrik 843 umhos, temperatur 35,70C pada temperatur udara 24,60C, dan
debit 2 l/detik. Mata air panas relatif jernih, tidak berasa, terdapat bualan gas, dan di sekitarnya terdapat beberapa bagian dari material endapan.
Mata Air Panas Candi Umbul (AP CU), berada di Dusun Candi Umbul, Desa Candi Umbul, Kecamatan Grabag, Kabupaten Magelang. Hasil pengukuran di lokasi menunjukkan temperatur mata air panas 35,60C pada temperatur udara
28,60C, pH 7,55, daya hantar listrik 1842
umhos, dan debit 4 l/detik. Kondisi fisik air panas relatif jernih, tawar, tidak berbau, ada bualan gas, tidak terdapat endapan air panas.
Mata Air Panas Pakis Dadu (AP PD), berada di Dusun Pakis Dadu, Kelurahan Rejosari, Kecamatan Pringsurat, Kabupaten Temanggung. Mata air panas tersebut muncul di atas sungai kecil di antara pesawahan, berjarak 500 m di sebelah utara mata air panas Candi Umbul. Pengukuran di lokasi menunjukkan temperatur air panas 34,7°C pada temperatur udara 25,90C, pH 6,47,
daya hantar listrik 1688 umhos, dan debit 1 l/detik. Kondisi fisik air panas jernih, beruap, tawar, dan tidak terdapat endapan air panas.
Batuan Ubahan, tersebar di tiga lokasi yaitu di daerah Sepakung, Keningar dan Kendal Duwur. Secara megaskopis batuan telah terubah menjadi mineral lempung (montmorilonit, haloysit dan kaolinit). Hasil analisis dan interpretasi PIMA menunjukkan batuan telah mengalami ubahan hidrotermal menjadi kelompok alunit-kaolinit dan mineral lempung (montmorilonit) serta halloysit sehingga dapat dikelompokkan ke dalam tipe ubahan argillic-advance argillic.
GEOKIMIA
Hasil analisis laboratorium menunjukkan konsentrasi senyawa kimia yang cukup tinggi, terutama ion klorida, yang mencapai 190 – 645 ppm. Hasil plot pada diagram Cl-SO4-HCO3 menunjukkan
sampel air panas Candi Dukuh termasuk ke dalam tipe air bikarbonat sedangkan Candi Umbul dan Pakis Dadu termasuk ke dalam tipe air klorida (Gambar 4). Hal ini mengindikasikan bahwa fluida panas tersebut merupakan fluida yang berasal dari kedalaman yang membawa senyawa kimia terlarut sebagai hasil interaksi fluida panas dengan batuan di kedalaman. Data ini juga didukung dari hasil analisis isotop Oksigen-18 dan Deuterium yang menunjukkan bahwa terjadi pengkayaan oksigen.
Sementara plot pada diagram segitiga Na/1000-K/100-Mg menunjukkan bahwa mata air panas Candi Dukuh, Candi Umbul dan Pakis Dadu pada umumnya berada pada zona immature waters
(Gambar 5). Hal ini mengindikasikan bahwa reaksi kesetimbangan antara fluida dan batuan belum tercapai atau air panas
tersebut kemungkinan telah tercampur dengan air permukaan atau mengalami pengenceran.
Pada diagram segitiga Cl-Li-B terlihat bahwa mata air panas di daerah Candi Umbul – Telomoyo seluruhnya cenderung berada diantara klorida dan boron yang menunjukkan lingkungan pemunculan mata air panas pada umumnya berada diantara batuan sedimen dan vulkanik (Gambar 6).
Dari hasil perhitungan menggunakan geothermometer Na/K Giggenbach, yang didasarkan pada perbandingan konsentrasi ion terlarut, menunjukkan temperatur reservoir berkisar antara 181-228oC.
Pada umumnya sampel mata air panas daerah Candi Umbul-Telomoyo cenderung menjauhi garis air meteorik (Meteoric
Water Line) yang mengindikasikan telah
terjadinya pengkayaan 18O karena adanya
interaksi fluida panas dengan batuan di kedalaman. Grafik isotop δ18O terhadap
δ2H (Deuterium) menunjukkan
penyebarannya ke arah kiri dari garis meteorik hal ini memberikan gambaran kemungkinan merupakan air formasi
(conate water) yang terperangkap di
kedalaman (Gambar 7).
Hasil analisis sampel tanah dan udara tanah memperlihatkan bahwa anomali konsentrasi tinggi Hg terletak di sekitar lokasi air panas Candi Dukuh-Banyubiru dan menyebar ke arah tengah daerah penyelidikan seperti Keningar, Sepakung (Gambar 8). Lokasi tersebut merupakan lokasi-lokasi pemunculan mata air panas dan batuan ubahan yang diperkirakan merupakan zona-zona lemah akibat adanya pola struktur yang berkembang. Sedangkan konsentrasi CO2 udara tanah
tidak menunjukkan adanya anomali yang berarti. yang diperkirakan bersesuaian dengan zona batas kontras berat jenis dimana aktivitas vulkanik G. Telomoyo, G. Kendil, Sepakung, dan Kemangar berada di dalamnya (Gambar 9). Kemudian di
dalam anomali tinggi tersebut ditemukan dua buah anomali tinggi yang cukup menarik, yakni anomali tinggi Wirogomo (sebelah barat G. Kendil) dan anomali tinggi Sepakung. Anomali ini diduga berhubungan dengan bodi bermassa jenis tinggi di kedalaman relatif dangkal yang diperkirakan merupakan sumber panas dari sistem panas bumi di daerah ini. Dari pengukuran geomagnet, ditemukan beberapa pasang anomali positif – negatif yang secara umum membentuk kelompok anomali dengan panjang gelombang yang cukup besar di bagian tengah (Gambar 10). Diduga merupakan daerah yang mempunyai zona batas kontras kerentanan dimana G. Telomoyo, G. Kendil, dan Sepakung berada di dalamnya. Kemudian di tengahnya terdapat pasangan anomali kemungkinan merupakan sumber panas yang membentuk sistem panas bumi daerah penyelidikan.
Dari peta iso tahanan jenis semu (Gambar 11), ditemukan daerah dengan harga tahanan jenis semu rendah (<20 ohm-m) di daerah Sepakung-Kadiran-Pagergedog (anomali Sepakung), di daerah Ambarawa, dan di daerah Grabag (anomali Grabag). Nilai tahanan jenis semu rendah di daerah Sepakung diperkirakan berhubungan dengan batuan ubahan yang menjadi lapisan penudung dalam sistem panas bumi di daerah Telomoyo ini. Kemudian anomali rendah di daerah Ambarawa diduga berhubungan dengan batuan sedimen tersier yang menjadi basement
dari sistem panas bumi di daerah ini. Sedangkan anomali Grabag diperkirakan masih berhubungan dengan anomali Sepakung pada kedalaman > 1000 meter, anomali ini masih membuka ke arah barat. Pada peta tahanan jenis hasil survei magnetotellurik (MT) terlihat adanya sebaran tahanan jenis rendah (<10 Ohm-m) di sekitar Gunung Telomoyo dan menerus sampai melewati mata air panas Candi Umbul dan Pakis Dadu. Sebaran tahanan jenis rendah yang luas ini terlihat
pada kedalaman 500 meter dari permukaan tanah hingga kedalaman 1500 meter dari permukaan tanah. Pada kedalaman ini tahanan jenis rendah tersebut diinterpretasikan sebagai respon dari batuan ubahan untuk yang berada di sekitar Gunung Telomoyo dan diinterpretasikan sebagai respon dari batuan sedimen untuk yang tersebar di sekitar mata air panas Candi Umbul dan sebelah baratnya.
Pada kedalaman 2000 meter hingga 3000 meter dari permukaan tanah, sebaran tahanan jenis rendah ini terlihat cenderung terpisah antara yang di sekitar Gunung Telomoyo dan di sekitar mata air panas Candi Umbul. Nilai tahanan jenis rendah yang berada di sekitar Gunung Telomoyo cenderung lebih tinggi dibandingkan dengan sebaran tahanan jenis rendah di sekitar mata air panas Candi Umbul. Selain itu, nilai sebaran tahanan jenis yang berada di sekitar Gunung Telomoyo cenderung terus meninggi hingga kedalaman 3000 meter. Karena itu sebaran tahanan jenis yang berada di sekitar Gunung Telomoyo ini diinterpretasikan sebagai respon dari batuan yang menjadi reservoir panas bumi di daerah ini. Sebaran tahanan jenis yang berada di sekitar mata air panas Candi Umbul cenderung tetap rendah hingga kedalaman 2500 meter dari permukaan tanah dan diinterpretasikan sebagai respon dari batuan sedimen (Gambar 12).
Berdasarkan hasil pemodelan tahanan jenis 2D dari data MT (Gambar 13), sebaran tahanan jenis rendah yang diinterpretasikan sebagai respon dari batuan ubahan yang menjadi batuan reservoir panas bumi diperkirakan berada di bawah batuan penudung dengan puncaknya berada pada kedalaman sekitar 1500 meter. Puncak reservoir ini cenderung semakin mendalam ke arah baratlaut dan mencapai kedalaman 2000 meter di bawah permukaan tanah.
PEMBORAN LANDAIAN SUHU
Pada tahun 1993 Pertamina telah melakukan pemboran landaian suhu pada sumur TSH-01. Dari data pengeboran landaian suhu dapat diketahui bahwa batuan penyusun sumur tersebut sampai kedalaman 502 m terdiri dari breksi tufa, breksi andesit, andesit dan tufa yang telah mengalami ubahan hidrotermal dengan intensitas ubahan (30-65%) dengan jenis argilitisasi sampai silisifikasi (Tabel 1). Nilai landaian suhu pada pemboran di lokasi ini adalah sekitar 10 oC/100 m,
Berdasarkan penghitungan geotermometer Na/K pada sampel air di kedalaman 502 m dapat diketahui bahwa temperatur reservoir tidak lebih dari 190 0C.
Sedangkan berdasarkan interpolasi data pengukuran landaian suhu dapat diketahui bahwa temperatur reservoir pada kedalaman 2000 meter adalah sekitar 230
0C. Selain itu dari hasil analisis kimia air
yang diambil dari lubang sumur juga menunjukkan daerah ini mempunyai sumber panas yang terletak jauh di dalam bumi dengan fluida panas bumi yang tidak korosif.
PEMBAHASAN
Pembentukan sistem panas bumi di daerah Candi Umbul-Telomoyo diperkirakan berkaitan erat dengan aktivitas vulkanik termuda komplek Telomoyo yang masih menyimpan sisa panas dari dapur magma. Sisa panas tersebut berperan sebagai sumber panas yang memanasi air bawah permukaan yang kemudian naik melalui celah-celah/rekahan dan terperangkap dalam reservoir panas bumi (Gambar 14). Interaksi antara fluida panas yang tersimpan di reservoir dengan batuan di atasnya (sekitarnya) menghasilkan batuan penudung (cap rock) yang bersifat kedap air (impermeable). Batuan penudung inilah yang menyebabkan pergerakan fluida panas yang terdapat di lapisan reservoir tertahan untuk sampai ke permukaan. Batuan penudung ini diperkirakan terdapat pada batuan vulkanik Telomoyo dan Ungaran yang
lebih dari luas kaldera yaitu sekitar 5 x 6 km2. Top reservoir diperkirakan terdapat
pada kedalaman > 1500 meter pada satuan batuan vulkanik Ungaran dan batuan aktivitas vulkanik terakhir komplek Telomoyo.
Fluida panas termasuk ke dalam tipe klorida-bikarbonat pada zona immature
water yang memberikan gambaran bahwa
kondisi air panas kemungkinan berasal langsung dari kedalaman, tetapi selama dalam pencapaian ke permukaan kemungkinan telah mengalami kontaminasi oleh air permukaan atau pengaruh pengenceran air permukaannya cukup dominan. Mata air panas Candi Umbul, Pakis Dadu dan Candi Dukuh diperkirakan merupakan outflow dari sistem panas bumi Candi Umbul-Telomoyo karena mempunyai tipe klorida –bikarbonat.
Berdasarkan penghitungan geotermometer Na/K, pembentukan mineral ubahan dan data terdahulu dari pengeboran landaian suhu Pertamina, maka temperatur bawah permukaan yang berhubungan dengan reservoir panas bumi diperkirakan sekitar 230oC yang termasuk temperatur tinggi.
Sebaran area prospek panas bumi Candi Umbul-Telomoyo berada di bagian tengah komplek Gunung Telomoyo yaitu di sebelah timurlaut manifestasi batuan ubahan Keningar memanjang ke arah metode MT (Gambar 15).
Dengan asumsi tebal reservoir 1 km, temperatur cut off 180 oC, diperoleh
potensi energi panas bumi pada kelas cadangan terduga sebesar 92 MWe (Tabel 2).
KESIMPULAN
Sistem panas bumi di daerah Candi Umbul-Telomoyo termasuk ke dalam sistem kompleks gunung api dimana sumber panasnya berasosiasi dengan aktivitas vulkanik terakhir komplek Telomoyo. Lapisan reservoir diperkirakan terdapat pada kedalaman > 1500 meter pada satuan batuan vulkanik Ungaran dan batuan sedimen dengan temperatur reservoir sekitar 230 oC yang termasuk diperoleh areal prospek berada di bagian tengah komplek Gunung Telomoyo, yaitu di sebelah timurlaut manifestasi batuan ubahan Keningar memanjang ke arah baratdaya, dengan luas daerah prospek sekitar 21 km².
Dengan temperatur reservoir sekitar 230
oC, potensi energi panas bumi di daerah
Candi Umbul-Telomoyo sebesar kurang lebih 92 MWe, memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik dan pemanfatan langsung, dengan mempertimbangkan peluang dan hambatan pengembangan di daerah tersebut.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih kami ucapkan kepada para Pejabat Pusat Sumber Daya Geologi dan semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan tulisan ini.
DAFTAR PUSTAKA
Bemmelen, R.W. Van (1949), dalam bukunya The Geology of Indonesia.
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., 1988, Geothermal Solute Equilibria Deviation of Na-K-Mg – Ca
Geo-Indicators, Geochemica Acta 52. pp. 2749 – 2765.
Lawless, J., 1995, Guidebook: An Introduction to Geothermal System, Short Course. Unocal Ltd, Jakarta.
Mahon K., Ellis, A.J., 1977, Chemistry and Geothermal System, Academic Press Inc, Orlando.
M.N. Kartadinata, dkk, (1995), Laporan Pemetaan Geologi Gunungapi Merbabu, Direktorat Vulkanologi.
Pertamina, (1988), Laporan Survey Hg dan CO2 daerah Gunung Telomoyo, Jawa Tengah.
Pertamina, (1988), Laporan Survei Kombinasi Gravitasi, Tahanan Jenis, Self Potensial (SP), dan Magnetik di daerah Gunung Telomoyo, Jateng.
Pertamina (1989), Geologi dan Alterasi Batuan Daerah Gunung Telomoyo, Jawa Tengah.
Pertamina (1993), Laporan Akhir Pengumpulan Data Geologi, Geokimia, dan Geofisika serta Pengukuran Landaian Suhu di dalam Sumur Dangkal di daerah Telomoyo-Jawa Tengah.
Robert E.Thaden, dkk, (1975), Geologi Lembar Magelang dan Semarang, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi.
Tumpal Situmorang dan Imam Suradji, (1988), Laporan Geologi Foto Gunung Merbabu dan sekitarnya, Direktorat Vulkanologi.
Gambar 1. Peta indeks lokasi penyelidikan
Gambar 3. Penampang geologi daerah panas bumi Candi Umbul-Telomoyo,
C l / 1 0 0
B / 4
L i 2 0
2 0
4 0 4 0
6 0 6 0
8 0 8 0
L i le s s or C
l ab s o rp tio n
R hy o lite
B as a lt
L
o
w
B
/C
l s
te
am
L o w B /C l s tea m
A
b
so
rp
tio
n
o
f
A b s or p tio n o f
Gambar 8. Peta kontur sebaran Hg tanah daerah Candi Umbul-Telomoyo
Gambar 9. Peta anomali bouguer daerah panas bumi Candi Umbul Telomoyo (Modifikasi dari Pertamina, 1988)
Gambar 10. Peta anomali magnet total daerah panas bumi Candi Umbul Telomoyo (Modifikasi dari Pertamina, 1988)
Gambar 11. Peta anomali tahanan jenis AB/2=1000 m daerah panas bumi Candi Umbul Telomoyo (Modifikasi dari Pertamina, 1988)
Gambar 13. Interpretasi model tahanan jenis 2D
Baratdaya Timurlaut
Batuan Penudung
Reservoir
MAP Candi Dukuh MAP Candi Umbul
Gambar 14. Model sistem panas bumi tentatif daerah panas bumi Candi Umbul-Telomoyo,
Provinsi Jawa Tengah
