bab02 sistim panasbumi1

Bab II Sistim Panasbumi II-1

Bab II

SISTIM PANASBUMI

Bab ini membahas jenis-jenis manifestasi panasbumi di permukaan serta masing-

masing karakteristiknya, sistim panasbumi ditinjau dari kejadiannya, temperatur

jenis dan karakteristik batuan dan reservoirnya. Juga dibahas dalam bab ini adalah

jenis-jenis sistim panasbumi serta beberapa model sistim panasbumi yang ada di

Indonesia.

2.1 MANIFESTASI PANASBUMI DI PERMUKAAN

Berbeda dengan sistim minyak-gas, adanya suatu sumber daya panasbumi di bawah

permukaan sering kali ditunjukkan oleh adanya manifestasi panasbumi di permukaan

(geothermal surface manifestation), seperti mata air panas, kubangan lumpur panas

(mud pools), geyser dan manifestasi panasbumi lainnya, dimana beberapa

diantaranya, yaitu mata air panas, kolam air panas sering dimanfaatkan oleh

masyarakat setempat untuk mandi, berendam, mencuci, masak dll. Manifestasi

panasbumi di permukaan diperkirakan terjadi karena adanya perambatan panas dari

bawah permukaan atau karena adanya rekahan-rekahan yang memungkinkan fluida

panasbumi (uap dan air panas) mengalir ke permukaan.

geothermal geothermal

hot/warm pools

hot/warm spring

hot lakes

silica

sinter

steaming ground

warm ground

mud pools

fumarolgeyser

Gambar 2-1

Jenis-jenis Manifestasi Permukaan

AdministratorHighlight



Gambar 2-1 memperlihatkan jenis-jenis manifestasi panasbumi di permukaan.

Daerah dimana terdapat manifestasi panasbumi di permukaan biasanya merupakan

daerah yang pertama kali dicari dan dikunjungi pada tahap eksplorasi. Dari

karakterisasi manifestasi panasbumi di permukaan serta kandungan kimia air kita

dapat membuat berbagai perkiraan mengenai sistim panasbumi di bawah permukaan,

misalnya mengenai jenis dan temperatur reservoir. Sebagai ilustrasi pada Gambar 2-

2 diperlihatkan manifestasi panasbumi di lapangan Kamojang.

Gambar 2-2

Manifestasi Permukaan di Lapangan Panasbumi Kamojang

(Photo: Sutopo, 1995)

2.1.1 Tanah Hangat (Warm Ground)

Adanya sumber daya panasbumi di bawah permukaan dapat ditunjukkan antara lain

dari adanya tanah yang mempunyai temperatur lebih tinggi dari temperatur tanah

disekitarnya. Hal ini terjadi karena adanya perpindahan panas secara konduksi dari

batuan bawah permukaan ke batuan permukaan.



Berdasarkan pada besarnya gradien temperatur, Armstead (1983) mengklasifikasikan

area di bumi sebagai berikut:

Area tidak panas (non-thermal area)

Suatu area diklasifikasikan sebagai area tidak panas apabila gradien temperatur

di area tersebut sekitar 10-40oC/km.

Area panas (thermal area)

Area panas dibedakan menjadi dua, yaitu:

Area semi thermal, yaitu area yang mempunyai gradien temperatur

sekitar 70-8OoC/km.

Area hyperthermal, yaitu area yang mempunyai gradien temperatur

sangat tinggi. Contohnya adalah di Lanzarote (Canary Island)

besarnya gradien temperatur sangat tingigi sekali hingga besarnya

tidak lagi dinyatakan dalam 0C/km tetapi dalam

oC/cm.

Besarnya laju aliran panas (Q) dapat ditentukan dari data konduktivitas panas batuan

pada lapisan paling atas (K) dan dari data gradien temperatur di dekat permukaan

(dT/dz). Secara matematis besarnya laju aliran panas secara konduksi tersebut dapat

dinyatakan sebagai berikut:

Q = - K (dT/dz) (2.1)

Tanah hangat umumnya terjadi di atas tempat terdapatnya sumber daya panasbumi

atau di daerah sekitarnya di mana terdapat manifestasi panasbumi lainnya yang

memancarkan panas lebih kuat, misalnya di sekitar daerah dimana ada uap panas

keluar dari tanah atau steaming ground, atau di daerah sekitar kolam air panas.

Pertumbuhan tumbuh-tumbuhan umumnya tidak terganggu, kecuali bila besarnya

gradien temperatur lebih besar dari 25-30oC/km.

Adanya tanah hangat dapat diketahui dengan mengukur gradien temperatur hingga

kedalaman 1-2 meter. Pengukuran temperatur umumnya dilakukan dengan membuat

lubang hingga kedalaman 1-2 meter. Temperatur di permukaan dan pada kedalaman

1 meter biasanya diukur dengan menggunakan thermometer atau thermocouple.

Dari data tersebut dapat dihitung besarnya gradien temperatur pada suatu titik

pengamatan.

Untuk mendapatkan gambaran mengenai temperatur di suatu daerah secara

menyeluruh perlu dilakukan pengukuran di beberapa tempat. Dari data yang

diperoleh kemudian dibuat peta temperatur (T-map). Apabila tanah permukaan yang

hangat tersebut terletak di daerah di mana tejadi perubahan musim, variasi

temperatur perlu dikoreksi. Survey seperti dijelaskan diatas sebaiknya dilakukan

diseluruh daerah di mana terdapat manifestasi panasbumi di permukaan. Contoh:





Pengukuran di El Tatio (Chili).

Pengukuran temperatur di daerah ini dilakukan pada kedalaman 2 meter dan

mencakup daerah seluas 20 km2. Survey ini dilakukan dalam jangka waktu 1

tahun.

Pengukuran di lapangan Kamojang (Jawa Barat).

Pengukuran temperatur dilakukan pada kedalaman 0.7 meter dengan jarak tidak

tetap di sepanjang jalan utama dan jalan setapak. Hal ini dilakukan agar seluruh

daerah di mana terdapat uap panas keluar ke permukaan (steaming ground)

dapat tercakup. Dengan mempertimbangkan hal tersebut survey dilakukan di

daerah seluas 1.5 km2. Survey ini dilakukan dalam waktu sekitar 3 minggu.

Survey yang dilakukan di El Tatio mungkin terlalu lama, sedangkan survey yang

dilakukan di Kamojang dapat dikatakan terlalu singkat.

2.1.2 Permukaan Tanah Beruap (Steaming Ground)

Di beberapa daerah terdapat tempat-tempat di mana uap panas (steam) nampak

keluar dari permukaan tanah. Jenis manifestasi panasbumi ini disebut steaming

ground. Diperkirakan uap panas tersebut berasal dari suatu lapisan tipis dekat

permukaan yang mengandung air panas yang mempunyai temperatur sama atau lebih

besar dari titik didihnya (boiling point).

Besarnya temperatur di permukaan sangat tergantung dari laju aliran uap (steam

flux). Elder (1966) mengelompokkan steaming ground berdasarkan pada besarnya

laju aliran panas seperti diperlihatkan pada Tabel 2-1.

Tabel 2.1

Steaming Ground

(Elder, 1966)

Tingkat

Kekuatan

Laju Aliran Panas

(J/s.m2)

Sangat Kuat 500-5000

Kuat 50-500

Lemah


peta temperatur dapat dibuat dengan skala yang umum digunakan yaitu 1:200 atau

1:100 dan kemudian besarnya kehilangan panas (heat loss) dapat dihitung.

Metoda lain yang dapat digunakan untuk memetakan daerah steaming ground adalah

dengan menggunakan airborne infra-red. Metoda pengukuran cara ini merupakan

metoda pengukuran yang tercepat tetapi sangat mahal.

Steaming ground sangat berbahaya bagi mahluk hidup karena temperatur di daerah

tersebut umumnya cukup tinggi (Gradien temperatur umumnya lebih besar dari

300C/m). Di daerah di mana terdapat steaming ground umumnya tumbuh-tumbuhan

tidak tumbuh karena temperatur yang terlampau tinggi.

2.1.3 Mata Air Panas Atau Hangat (Hot or Warm Spring)

Mata air panas/hangat juga merupakan salah satu petunjuk adanya sumber daya

panasbumi di bawah permukaan. Mata air panas/hangat ini terbentuk karena adanya

aliran air panas/hangat dari bawah permukaan melalui rekahan-rekahan batuan.

Istilah hangat digunakan bila temperatur air lebih kecil dari 50oC dan istilah

panas digunakan bila temperatur air lebih besar dari 50oC.

Sifat air permukaan seringkali digunakan untuk memperkirakan jenis reservoir di

bawah permukaan.

Mata air panas yang bersifat asam biasanya merupakan manifestasi permukaan

dari suatu sistim panasbumi yang didominasi uap.

Sedangkan mata air panas yang bersifat netral biasanya merupakan manifestasi

permukaan dari suatu sistim panasbumi yang didominasi air. Mata air panas yang

bersifat netral, yang merupakan manifestasi permukaan dari sistim dominasi air,

umumnya jenuh dengan silika.

Apabila laju aliran air panas tidak terlalu besar umumnya di sekitar mata air

panas tersebut terbenntuk teras-teras silika yang berwarna keperakan (silica

sinter terraces atau sinter platforms). Bila air panas banyak mengandung

Carbonate maka akan terbentuk teras-teras travertine (travertine terrace).

Namun di beberapa daerah, yaitu di kaki gunung, terdapat mata air panas yang

bersifat netral yang merupakan manifestasi permukaan dari suatu sistim

panasbumi dominasi uap.

2.1.4 Kolam Air Panas (Hot Pools)

Adanya kolam air panas di alam juga merupakan salah satu petunjuk adanya sumber

daya panasbumi di bawah permukaan. Kolam air panas ini terbentuk karena adanya

aliran air panas dari bawah permukaan melalui rekahan-rekahan batuan. Pada

permukaan air terjadi penguapan yang disebabkan karena adanya perpindahan panas








dari permukaan air ke atmosfir. Panas yang hilang ke atmosfir sebanding dengan

luas area kolam, temperatur pada permukaan dan kecepatan angin.

Kolam air panas dibedakan menjadi tiga, yaitu:

kolam air panas yang tenang (calm pools)

kolam air panas yang mendidih (boiling pools)

kolam air panas yang bergolak (ebulient pools).

Temperatur pada calm pools umumnya di bawah temperatur titik didih (boiling

point). Disini laju aliran air umumnya kecil sekali. Pada boiling pools temperatur

adalah temperatur titik didihnya boiling pools seringkali disertai dengan semburan

air panas, oleh karena itu boiling pools seringkali diklasifikasikan sebagai hot

springs atau mata air panas. Pada ebulient pools yaitu kolam air panas yang

bergolak, adanya letupan-letupan kuat yang muncul secara tidak beraturan

disebabkan karena terlepasnya uap panas pada suatu kedalaman di bawah permukaan

air. Letupan-letupan kecil dapat juga disebabkan karena adanya non-condensible gas

seperti C02.

Gambar 2-3

Kolam Air Panas di Lapangan Orakei Korako,

New Zealand (Photo: Yanfidra, 1995)

Air panas dapat berasal dari suatu reservoar air panas yang terdapat jauh di bawah

permukaan atau mungkin juga berasal dari air tanah yang menjadi panas karena

pemanasan oleh uap panas.

Bila air tersebut berasal dari reservoar panasbumi maka air tersebut hampir selalu

bersifat netral. Disamping itu air tersebut umumnya jemih dan berwarna

kebiruan.



Bila air tersebut berasal dari air tanah yang menjadi panas karena pemanasan

oleh uap panas maka air yang terdapat di dalam kolam air panas umumnya

bersifat asam. Sifat asam ini disebabkan karena tejadinya oksidasi H2 didalam

uap panas. Kolam air panas yang bersifat asam (acid pools) umumnya berlumpur

dan kehijau-hijauan. Kolam air panas yang bersifat asam mungkin saja terdapat

diatas suatu reservoar air panas.

Gambar 2-4

Kolam Air Panas di Lapangan Orakei Korako,

New Zealand (Photo:Nenny Saptadji, 1992)

Gambar 2-5

Kolam Air Panas di Lapangan Ohaki,

New Zealand (Photo: Yanfidra, 1995)





2.1.5 Telaga Air Panas (Hot Lakes)

Telaga air panas pada dasamya juga kolam air panas, tetapi lebih tepat dikatakan

telaga karena luasnya daerah permukaan air. Umumnya istilah telaga dipakai bila

luas permukaannya lebih dari 100 m2. Telaga air panas sangat jarang terdapat di

alam karena telaga air panas terjadi karena hydrothermal eruption yang sangat besar.

Contohnya adalah danau Waimangu di New Zealand.

Bila didalam telaga terjadi konveksi, temperatur pada umumnya tidak berubah

terhadap kedalaman. Telaga air panas dapat terjadi di daerah dimana terdapat

reservoar dominasi air ataupun didaerah dimana terdapat reservoar dominasi uap.

Semua telaga air panas yang mempunyai temperatur didasar danau mendekati titik

didih sangat berbahaya dan merupakan tempat yang sangat memungkinkan untuk

tejadinya hidrothermal eruption.

2.1.6 Fumarole

Fumarole adalah lubang kecil yang memancarkan uap panas kering (dry steam) atau

uap panas yang mengandung butiran-butiran air (wet steam).

Apabila uap tersebut mengandung gas H2S maka manifestasi permukaan tersebut

disebut solfatar. Fumarole yang memancarkan uap dengan kecepatan tinggi

kadang-kadang juga dijumpai di daerah tempat terdapatnya sistim dominasi uap.

Uap tersebut mungkin mengandung S02 yang hanya stabil pada temperatur yang

sangat tinggi (>500oC).

Fumarole yang memancarkan uap dengan kandungan asam boric tinggi

umumnya disebut soffioni.

Hampir semua fumarole yang merupakan manifestasi permukaan dari sistim

dominasi air memancarkan uap panas basah. Temperatur uap umumnya tidak lebih

dari 100oC. Fumarole jenis ini sering disebut fumarole basah (wet fumarole).

Di daerah dimana terdapat sistim dominasi uap dapat dijumpai wet fumarole juga

dry fumarole, yaitu fumarole yang memancarkan uap bertemperatur tinggi, yaitu

sekitar 100-150oC. Fumarole jenis ini sangat jarang dijumpai di alam, salah satu

contohnya adalah fumarole di Ketetahi (NZ). Kecepatan fumarole jenis ini umumnya

sangat tinggi (>100 mis).

2.1.7 Geyser

Geyser (Gambar 2-7 dan 2-8) didefinisikan sebagai mata air panas yang menyembur

ke udara secara intermitent (pada selang waktu tak tentu) dengan ketinggian air

sangat beraneka ragam, yaitu dari kurang dari satu meter hingga ratusan meter.

Selang waktu penyemburan air (erupsi) juga beraneka ragam, yaitu dari beberapa















detik hingga beberapa hari. Lamanya air menyembur ke pemukaan juga sangat

beraneka ragam, yaitu dari beberapa detik hingga beberapa jam. Geyser merupakan

manifestasi permukaan dari sistim dominasi air.

Gambar 2-6

Manifestasi Permukaan di Daerah Whakarewarewa-Rotorua, New Zealand

(Photo: Nenny Saptadji, 1993)

Gambar 2-7

Prince of Wales Feathers dan Pohutu Geyser di Daerah Whakarewarewa-Rotorua,

New Zealand, pada waktu erupsi



Gambar 2-8

Prince of Wales Feathers dan Pohutu Geyser di Daerah Whakarewarewa-Rotorua

setelah aktivitasnya menurun. (Photo: Nenny Saptadji, 1993)

2.1.8 Kubangan Lumpur Panas (Mud Pools)

Kubangan lumpur panas (Gambar 2-9 s.d. 2-11) juga merupakan salah satu

manifestasi panasbumi di permukaan. Kubangan lumpur panas umumnya

mengandung non-condensible gas (CO2) dengan sejumlah kecil uap panas. Lumpur

terdapat dalam keadaan cair karena kondensasi nap panas. Sedangkan letupan-

letupan yang tejadi adalah karena pancaran C02

Gambar 2-9

Mud Pools di lapangan Rotorua, New Zealand

(Postcard dari Friend Wholesale, Rotorua)



Gambar 2-10

Mud Pool di Lapangan Rotorua, New Zealand

(Postcard )

Gambar 2-11

Mud Pool di Lapangan Kamojang

(Photo: Sutopo, 1996)

2.1.9 Silika Sinter

Silika sinter (Gambar 2-12 s.d 2.14) adalah endapan silika di permukaan yang

berwarna keperakan. Umumnya dijumpai disekitar mata air panas dan lubang geyser

yang menyemburkan air yang besifat netral. Apabila laju aliran air panas tidak

terlalu besar umumnya disekitar mata air panas tersebut terbentuk teras-teras silika

yang berwarna keperakan (silica sinter teraces atau sinter platforms). Silika sinter

merupakan manifestasi pernukaan dari sistim panasbumi yang didominasi air.





Gambar 2-12

Silika Sinter yang Terbentuk di Sekitar Waikorohihi Geyser New Zealand


Gambar 2-13

Hochestetter Pool dengan Latar Belakang Terase Silika Sinter di Lapangan Orakei

Korako (New Zealand). Kolam Air Panas ini dulunya adalah geyser, tetapi sejak

tahun 1955 tidak lagi aktif dan berubah menjadi kolam air panas.

(Postcard dari Pictorial Publications Limited)


Gambar 2-14

Silika Sinter di Sekitar Kolam Air Panas

(Photo: Yanfidra, 1995)

2.1.10 Batuan Yang Mengalami Alterasi

Alterasi hidrothermal merupakan proses yang terjadi akibat adanya reaksi antara

batuan asal dengan fluida panasbumi. Batuan hasil alterasi hidrotermal tergantung

pada beberapa faktor, tetapi yang utama adalah temperatur, tekanan, jenis batuan

asal, komposisi fuida (hususnya pH) dan lamanya reaksi (Browne, 1984).

Proses alterasi hidrotermal yang tejadi akibat adanya reaksi antara batuan dengan air

jenis klorida yang berasal dari reservoir panasbumi yang terdapat jauh dibawah

permukaan (deep chloride water) dapat menyebabkan teriadinya pengendapan

(misalnya kwarsa) dan pertukaran elemen-elemen batuan dengan fluida,

menghasilkan mineral-mineral seperti Chlorite, adularia, epidote. Air yang bersifat

asam, yang terdapat pada kedalaman yang relatif dangkal dan elevasi yang relatif

tinggi mengubah batuan asal menjadi mineral clay dan mineral-mineral lainnya

terlepas. Mineral hidrothernal yang dihasilkan di zona permukaan biasanya adalah

kaolin, alutlite, sulphur, residue silika dan gypsum.

bab02 sistim panasbumi1

Documents