METODE MAGNETOTELLURIK UNTUK EKSPLORASI PANAS BUMI
(Laporan Praktikum Eksplorasi Geothermal)
Oleh
Risma Anggita Sinaga 2015051014
LABORATORIUM GEOFISIKA GEOTHERMAL JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
2023
ii
Judul Praktikum : Metode Magnetotellurik untuk Eksplorasi Panas Bumi Tanggal Praktikum : 29 Maret 2022
Tempat Praktikum : Ruang 3.3 Gedung Teknik Geofisika Universitas Lampung Nama : Risma Anggita Sinaga
NPM : 2015051014
Fakultas : Teknik
Jurusan : Teknik Geofisika
Kelompok : 4 (Empat)
Bandar Lampung, 5 April 2022 Mengetahui,
Asisten
Adelia Safitri NPM. 1955051005
iii ABSTRAK
METODE MAGNETOTELLURIK UNTUK EKSPLORASI PANAS BUMI
Oleh
Risma Anggita Sinaga
Telah dilakukan praktikum eksplorasi geothermal mengenai metode magnetotellurik untuk eksplorasi panas bumi. Metode magnetotellurik adalah metode elektromagnetik pasif yang melibatkan pengukuran fluktuasi medan listrik dan medan magnet alami yang saling tegak lurus di permukaan bumi yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai konduktivitas batuan di bawah permukaan bumi dari kedalaman beberapa meter hingga ratusan kilometer. Pengolahan data MT pada dasarnya dilakukan untuk memperoleh gambaran bawah permukaan dari model yang dihasilkan. Pada praktikum ini dilakukan pengolahan data magnetotellurik hingga memperoleh model 1D dan 2D dengan menggunakan software WinGlink.
Perangkat lunak ini memiliki beberapa menu yang digunakan untuk pengolahan antara lain menu Maps, Sounding, P-Section, X-Section, dan 2D inversion. Setelah diperoleh model 2D selanjutnya diinterpretasi untuk mengetahui bagaimana kondisi di bawah permukaan. Praktikum ini dilakukan bertujuan agar mahasiswa mengetahui fungsi eksplorasi magnetotellurik pada panas bumi, mahasiswa dapat mengolah data 1D dan 2D lapangan panas bumi, dan mahasiswa dapat menginterpretasikan olahan data magnetotellurik.
iv DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... v
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1
B. Tujuan Praktikum ... 1
II. TEORI DASAR ... 2
III. METODOLOGI PRAKTIKUM A. Alat dan Bahan ... 4
B. Diagram Alir ... 4
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data Pengamatan ... 5
B. Pembahasan ... 5
V. KESIMPULAN ... 9
DAFTAR PUSTAKA ... 10
LAMPIRAN ... 11
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Diagram Alir ... 4
I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu negara di dunia yang memiliki potensi sumber daya panas bumi yang sangat besar. Sebagai energi terbarukan dan ramah lingkungan, potensi energi panas bumi ini harus ditingkatkan untuk mencukupi kebutuhan energi domestik sehingga nantinya akan mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap sumber energi fosil yang saat ini semakin menipis. Hal tersebut dapat dilakukan dengan eksplorasi dan eksploitasi. Dalam ilmu geofisika, kegiatan eksplorasi sumber energi panas bumi dapat dilakukan dengan memanfaatkan metode-metode geofisika yang ada, salah satunya adalah metode magnetotellurik. Metode magnetotellurik adalah salah satu metode eksplorasi geofisika pasif yang digunakan untuk menginterpretasikan bawah permukaan berdasarkan distribusi nilai tahanan jenis batuan. Metode magnetotellurik memanfaatkan arus alami, yaitu arus akibat variasi medan listrik dan medan magnetik terhadap waktu. Pada praktikum ini dilakukan pengolahan data magnetotellurik dengan pemodelan 1D dan 2D serta interpretasi terhadap olahan data magnetotellurik tersebut.
B. Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dilakukannya praktikum ini adalah sebagai berikut.
1. Mahasiswa dapat mengetahui fungsi eksplorasi magnetotellurik pada panas bumi
2. Mahasiswa dapat mengolah data 1D dan 2D lapangan panas bumi 3. Mahasiswa dapat menginterpretasikan olahan data magnetotellurik.
II TEORI DASAR
Panas bumi merupakan merupakan salah satu dari sumber daya alternatif yang sangat banyak diproduksi di Indonesia karena potensi yang ada pada panas bumi yang terdapat di Indonesia mencapai 40% cadangan panas bumi dunia. Hal ini dikarenakan Indonesia juga memiliki 129 gunung api yang berpotensi sebagai wilayah pengembangan panas bumi (Tarmidzi and Setyawan 2014). Energi dari panas bumi adalah energi yang diekstraksi dari panas yang tersimpan di dalam bumi. Energi panas bumi ini pecah berasal dari aktivitas tektonik di dalam bumi yang terjadi sejak planet ini diciptakan. Panas ini juga berasal dari panasnya matahari yang diserap oleh permukaan bumi. Energi panas bumi cukup ekonomis dan juga ramah lingkungan, namun terbatas hanya pada dekat area perbatasan lapisan tektonik. Pembangkit listrik tenaga panas bumi hanya bisa dibangun di sekitar lempeng tektonik di mana temperatur tinggi dari sumber panas bumi terdapat di dekatpermukaan. (Meilani and Wuryandani 2010).
Metode MT atau magnetotellurik merupakan metode elektromagnetik pasif yang melibatkan pengukuran fluktuasi medan listrik dan medan magnet alami yang saling tegak lurus di permukaan bumi yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai konduktivitas batuan di bawah permukaan bumi dari kedalaman beberapa meter hingga ratusan kilometer. Penggunaan metode magnetotelurik ini secara umum adalah untuk penelitian panas bumi, minyak dan gas bumi, geohidrologi, geologi regional, batas-batas cekungan dan penelitian-penelitian dalam lainnya yang berkaitan dengan eksplorasi bawah permukaan bumi. Eksplorasi dengan metode MT ini terdiri dari beberapa tahap yaitu tahap akuisisi data, pengolahan data, dan permodelan (inversi) (Simpson dan Bahr, 2005).
3
Metode MT mempunyai jangkauan frekuensi yang lebar, antara 0.001-10000 Hz.
Selain itu, metode magnetotelurik dapat juga menggunakan sumber medan elektromagnetik buatan yang dapat diatur frekuensinya. MT yang menggunakan sumber buatan ini dikenal dengan nama metode CSAMT (Controlled Source Audio Magnetotelluric). MT mempunyai daya jangkau spektrum frekuensi yang lebar, dalam interaksinya medan elektromagnetik dengan tanah akan menghasilkan medan induksi sekunder yang dikontrol oleh sifat-sifat kelistrikan tanahnya (Vozzof, 1991). Dalam survei MT baik medan primer maupun medan sekunder yang terukur adalah medan totalnya saja. Hubungan antara fluktuasi medan listrik dan medan magnet dirumuskan dalam Persamaan Maxwell dan Hukum Ohm (Nurdien dkk, 2020).
Metode Magnetotelurik (MT) memiliki sejarah panjang dalam eksplorasi panas bumi. Respons MT dari reservoir suhu tinggi menunjukkan resistivitas sebagai indikator tidak langsung dari fluida panas bumi, sebagai respons terhadap batuan teralterasi (Pellerin dkk, 1996). Resistivitas merupakan besaran fisis primer bumi yang sangat dipengaruhi oleh proses aktivitas hidrotermal di reservoir panas bumi.
Jika dipetakan, resistivitas dapat digunakan untuk menyimpulkan zona rekahan dengan permeabilitas tinggi yang belum dimanfaatkan dan terisi oleh fluida panas (Gasperikova dkk, 2015).
Pemodelan adalah tahap akhir dalam analisis data MT. Pemodelan data MT dapat menggunakan skema forward modelling dan inversi. Beberapa algoritma forward modelling menggunakan finite element atau solusi numerik finite difference untuk model konduktivitas isotropik dalam 1D, 2D atau 3D (Wannamaker dkk, 1987).
Pada model 2D konduktivitas bervariasi sepanjang sumbu z dan salah satu dari sumbu horizontal baik sumbu x atau sumbu y, yang tegak lurus dengan strike.
Medan magnetotellurik terbagi menjadi dua modus, yaitu modus TM (Transverse Magnetic) dan modus TE (Transverse Electric). Modus TM dan TE pada umumnya dikenal dengan polarisasi H (medan magnet yang dipolarisasi sepanjang model strike) dan polarisasi E (medan listrik yang terpolarisasi sepanjang model strike) (Zukir, 2019).
III METODOLOGI PRAKTIKUM
A. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah sebagai berikut.
1. Software Notepade 2. Software WinGlink 3. Data Magnetotellurik B. Diagram Alir
Adapun diagram alir pada praktikum ini adalah sebagai berikut.
Gambar 1. Diagram Alir Mulai
Melakukan pemodelan 1D pada data magnetotellurik
Membuat X-Section
Selesai
Mengimport data magnetotellurik ke dalam Software WinGlink
Melakukan inversi 2D pada data MT iterasi 50
Interpretasi
IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Data Pengamatan
Adapun data pada praktikum ini merupakan data magnetotellurik dari 21 stasiun sebagai berikut.
B. Pembahasan
Praktikum Eksplorasi Geothermal mengenai metode magnetotellurik untuk eksplorasi panas bumi telah dilakukan pada hari Rabu, 29 Maret 2023.
Praktikum ini dilakukan di Ruang 3.3 Gedung Teknik Geofisika Universitas Lampung. Praktikum ini dilakukan dengan melakukan pengolahan data magnetotellurik menggunakan Software WinGlink dengan inversi model 1D dan 2D serta melakukan interpretasi pada hasil model 2D yang telah dibuat.
6
Praktikum ini dilakukan bertujuan agar mahasiswa mengetahui fungsi eksplorasi magnetotellurik pada panas bumi, mahasiswa dapat mengolah data 1D dan 2D lapangan panas bumi, dan mahasiswa dapat menginterpretasikan olahan data magnetotellurik.
Pengolahan data magnetotellurik yang dilakukan pada praktikum ini menggunakan Software WinGlink. Pengolahan ini diawali dengan membuat database baru kemudian membuat project single baru. Selanjutnya import data pada project tersebut. Setelahnya ke menu maps, akan muncul tampilan data kemudian membuat lintasan yang mencakup semua stasiun. Kemudian ke menu sounding lalu membuka stasiun dari maps. Setelah itu, smoothing semua stasiun lalu membuat model 1D. Membuat model 1D lakukan occam dengan layers 10, kedalaman minimum 100 meter, kedalaman maksimum 4000 meter, dan resistivitas dimulai dari 10 ohm meter. Selanjutnya, menampilkan X-Section untuk occam smooth model. Menu X-Section digunakan untuk melihat penampang semu berdasarkan data sounding yang telah dilakukan proses smoothing. Pada menu ini dapat dihasilkan penampang satu dimensi. Setelah itu melakukan inversi 2D dengan membuat model awal terlebih dahulu lalu menentukan nilai mesh resistivity 100 ohm meter kemudian save as model awal untuk melakukan inversi 2D. Selanjutnya melakukan inversi 2D dengan cara memilih menu inversion lalu ke setting untuk mengatur nilai Tahu for Smoothing dan Tahu for Resistivity sesuai dengan ketentuan yang diberikan yaitu 1,1; 3,1; 5,1; 7,1; 1,3; 3,3; 5,3; 7,3; 1,5; 3,5; 5,5; 7,5; 1,7; 3,7; 5,7; dan 7,7.
Kemudian run smooth inversion dengan iterasi 50. Selanjutnya mengatur tampilan area pada menu view area. Setelah itu melakukan interpretasi pada model 2D yang dihasilkan.
Proses inversi 1D untuk nilai resistivitas semu menggunakan metode Bostick dan Occam sehingga memperoleh model lapisan di bawah permukaan.
Interpretasi menambahkan informasi geologi berupa struktur sesar dan variasi litologi serta informasi suhu, kedalaman reservoar dan kondisi litologi bawah permukaan dari data lubang bor. Model Occam dan Bostick merupakan model
7
satu dimensi yang menggunakan metode Least Square Method untuk medapatkan solusi yang paling sederhana. Kurva menunjukkan kedalaman terhadap nilai resistivitas. Bostick merupakan cara yang cepat dan mudah untuk memperkirakan variasi tahanan-jenis terhadap kedalaman secara langsung dari kurva sounding tahanan-jenis semu. Namun perlu diingat bahwa metoda ini bersifat aproksimatif sehingga hanya dapat dilakukan sebagai usaha pemodelan dan interpretasi pada tahap pendahuluan. Inversi Occam adalah mencari solusi paling simpel lewat bentuk model yang smooth untuk menghindari kasus over parameterized.
Dari inversi model 2D yang dihasilkan dengan beberapa nilai parameter Tau for Smoothing dan Tau for Resistivity yang diberikan, dipilih model 2D dengan parameter Tau for Smoothing dan Tau for Resistivity yaitu berturut-turut 1 dan 1 karena memiliki RMS terkecil yaitu 1,6247.
Berdasarkan model 2D di atas, kita dapat mengetahui letak komponen penyusun sistem panas bumi seperti clay cap, reservoir dan hot dry rock. Dapat dilihat dari gambar di atas, pada kedalaman 1000-3000 meter sebaran batuan memiliki tahanan jenis 4-32 ohm meter yang ditunjukkan dengan warna merah hingga kuning, diduga batuan tersebut merupakan batuan penudung dalam sistem panas bumi tersebut karena bentuknya yang menudungi dan mengelilingi reservoir di bawahnya. Pada kedalaman 2500-4000 diduga merupakan zona
8
transisi dari tahanan jenis rendah ke tahanan jenis tinggi. Zona transisi ini diduga sebagai zona batas antara lapisan penudung dengan lapisan reservoir pada sistem panas bumi tersebut. Pada kedalaman 3000-5000 meter sebaran batuan memiliki tahanan jenis sekitar >64 ohm meter yang ditunjukkan dengan warna hijau, biru muda hingga biru tua. Diperkirakan batuan tersebut merupakan batuan reservoir pada sistem panas bumi tersebut. Pada kedalaman lebih dari 4500 meter sebaran batuan memiliki tahanan jenis yang tinggi yaitu
>4096 yang ditunjukkan oleh warna ungu. Batuan tersebut diduga merupakan hot rock atau batuan pemanas atau sumber panas bumi dalam sistem panas bumi tersebut. Terlihat dari gambar batuan pemanas tersebut terletak di bawah batuan reservoir.
V KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum ini adalah sebagai berikut.
1. Eksplorasi panas bumi menggunakan metode magnetotellurik pada dasarnya dilakukan untuk mengetahui berbagai komponen penting dalam sistem panas bumi seperti batuan penudung (caps rock), reservoir dan sumber panas. Struktur bawah permukaan dapat dianalisis dan diidentifikasi sebagai komponen panas bumi dengan mengacu pada hasil akhir yang berupa penampang sebaran tahanan jenis semu bawah permukaan.
2. Pengolahan data MT dengan inversi model 1D dan 2D dapat dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak WinGlink yang di dalamnya terdapat beberapa menu yaitu Maps, Sounding, P-Section, X-Section, dan 2D Inversion.
3. Interpretasi olahan data MT dapat dilakukan dengan menjelaskan model 1D maupun 2D.
DAFTAR PUSTAKA
Meilani, H., dan Wuryandani, D. (2010). Potensi panas bumi sebagai energi alternatif pengganti bahan bakarfosil untuk pembangkit tenaga listrik di Indonesia. Jurnal Ekonomi & Kebijakan Publik, 1(1), 47-74.
Gasperikova, E., Rosenkjaer, G., Arnason, K., A. Newman, G. dan Lindsey, N.
(2015). Resistivity Characterization of the Krafla and Hengill Geothermal Fields Through 3D MT Inverse Modeling. Geothermics, 57.
Nurdien, I., Sulistyani., Handaru, A., Sayudi, D. S., dan Santoso, A. B. (2020).
Interpretasi Bawah Permukaan Gunung Merapi dengan Metode Elektromagnetik. Jurnal Lingkungan dan Bencana Geologi, 11(3), 143- 150.
Pellerin, L., Johnston, J.M. dan Hohmann, G.W. (1996). A numerical evaluation of electromagnetic methods in geothermal exploration. GEOPHYSICS, 6(1), 121–130.
Simpson, F., & Bahr, K. 2005. Practical Magnetotellurics. United Kingdom:
Cambridge University Press.
Vozoff, K. (1991). The Magnetotelluric Method, Electromagnetic Method in Applied Geophysics Application. SEG.
Wannamaker, P., Stodt, J., dan Rijo, L. (1987). A Stable Finite Element Solution for Two Dimensional Magnetotelluric Modelling, Geophys J. R. Astr. Soc., 88, 277-296.
Zukir, M. (2019). Pemodelan 2D Metode Magnetotelurik dengan Mengaplikasikan Algoritma Biconjugate Gradient Stabilized. INDEPT, 8(2), 64-73.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Pretest
Lampiran 2. Tugas
1. Lakukan inversi model 1D untuk semua data MT dan buat X-Sectionnya!
Jawab :
➢ Model 1D Setiap Stasiun
➢ Tampilan X-Section
2. Lakukan inversi model 2D dari data MT iterasi 50 dengan parameter Tau for Smoothing dan Tau for Resistivity sebagai berikut.
1,1 3,1 1,3 3,3 1,5 3,5
5,1 7,1 5,3 7,3 5,5 7,5
1,7 3,7 5,7 7,7 Jawab :
➢ Model 2D data MT dengan iterasi 50
3. Dari 16 buah hasil inversi model 2D, pilih satu yang menurut kalian paling bagus dan lakukan interpretasi!
Jawab :
Dari inversi model 2D yang dihasilkan dengan beberapa nilai parameter Tau for Smoothing dan Tau for Resistivity yang diberikan, dipilih model 2D dengan parameter Tau for Smoothing dan Tau for Resistivity yaitu berturut-turut 1 dan 1 karena memiliki RMS terkecil yaitu 1,6247.
Berdasarkan model 2D di atas, kita dapat mengetahui letak komponen penyusun sistem panas bumi seperti clay cap, reservoir dan hot dry rock. Dapat dilihat dari
gambar di atas, pada kedalaman 1000-3000 meter sebaran batuan memiliki tahanan jenis 4-32 ohm meter yang ditunjukkan dengan warna merah hingga kuning, diduga batuan tersebut merupakan batuan penudung dalam sistem panas bumi tersebut karena bentuknya yang menudungi dan mengelilingi reservoir di bawahnya. Pada kedalaman 2500-4000 diduga merupakan zona transisi dari tahanan jenis rendah ke tahanan jenis tinggi. Zona transisi ini diduga sebagai zona batas antara lapisan penudung dengan lapisan reservoir pada sistem panas bumi tersebut. Pada kedalaman 3000-5000 meter sebaran batuan memiliki tahanan jenis sekitar >64 ohm meter yang ditunjukkan dengan warna hijau, biru muda hingga biru tua.
Diperkirakan batuan tersebut merupakan batuan reservoir pada sistem panas bumi tersebut. Pada kedalaman lebih dari 4500 meter sebaran batuan memiliki tahanan jenis yang tinggi yaitu >4096 yang ditunjukkan oleh warna ungu. Batuan tersebut diduga merupakan hot rock atau batuan pemanas atau sumber panas bumi dalam sistem panas bumi tersebut. Terlihat dari gambar batuan pemanas tersebut terletak di bawah batuan reservoir.
