BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Objek Penelitian Objek yang akan diamati dalam penelitian ini adalah manifestasi panasbumi di permukaan berupa mataair panas dan gas. Penelitian dikhususkan kepada aspek-aspek geokimia daerah penelitian, seperti analisis unsur-unsur kimia mataair panas dan gas yang dipakai untuk penafsiran potensi panasbumi daerah penelitian. Pengumpulan dan pengolahan data dilakukan di tempat yang berbedabeda. Untuk pengambilan sampel dilakukan di lapangan, sedangkan analisis sampel airpanas dan air dingin dilakukan di laboratorium. 3.2. Alat-Alat Yang Digunakan Dalam menunjang proses penelitian, alat-alat merupakan aspek yang sangat penting karena kehadirannya sangat dibutuhkan baik untuk pekerjaan lapangan maupun laboratorium. Berikut alat-alat yang digunakan dalam menunjang penelitian ini: 1) Peta topografi daerah penelitian dengan skala 1:50.000 2) GPS (Global Positioning System) 3) Thermometer digital 4) Thermometer maksimum 5) pH meter digital
43
44
6) pH meter paper universal 7) Syringe (Alat injeksi) 8) Filter holder dan kertas filter 0.45 µm 9) Pompa isap gas 10) Tabung detektor gas 11) Tabung vakum dan botol untuk samper air dan gas 12) Corong poliethilen 13) Selang karet silikon 14) Larutan HNO3 1: 1 15) Larutan NaOH 16) Kamera 17) Alat tulis 18) Peralatan penunjang lainnya untuk analisis kimia di laboratorium 19) Alat keselamatan (sarung tangan, sepatu boots, masker gas, dll)
3.3. Langkah-Langkah Penelitian Berdasarkan jenis pekerjaannya, maka dapatlah dikatakan bahwa penelitian ini dilakukan melalui lima tahap yaitu tahap persiapan, tahap penelitian lapangan, tahap penelitian laboratorium, tahap pengolahan dan interpretasi data, dan tahap penyusunan laporan (Gambar 3.1)
45
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian Tahap Persiapan Tahap ini merupakan tahapan yang dilakukan sebelum melakukan pekerjaan lapangan. Pada tahap ini dilakukan beberapa persiapan yang menunjang kelancaran pada saat melakukan pekerjaan lapangan, meliputi hal-hal sebagai berikut : - Pembuatan peta dasar, peta dasar yang dibuat adalah peta topografi dan peta pola pengaliran sungai dengan skala 1 : 25.000, peta-peta tersebut dibuat dengan mengacu pada peta BAKOSURTANAL. - Studi kepustakaan, dilakukan untuk memperoleh gambaran umum mengenai keadaan geologi secara regional.
46
- Penafsiran peta topografi, dengan menganalisis peta pola pengaliran sungai dan membuat rencana lintasan penelitian. - Perizinan, dilakukan dengan membuat surat perizinan mulai dari tingkat universitas sampai tingkat pemerintahan daerah setempat. - Menyusun program kerja. Tahap Penelitian Lapangan Tahapan ini merupakan tahapan dimana peneliti melakukan pengamatan, pengukuran, serta pengambilan contoh secara langsung terhadap objek-objek penelitian yang meliputi: - Mengamati dan mecatat manifestasi panasbumi yang ditemukan di daerah penelitian seperti airpanas, hembusan uap, tanah panas, lumpur panas, fumarola. - Mengukur sifat fisik dari manifestasi panasbumi yang berupa temperatur manifestasi, temperatur udara, pH manifestasi, debit air panas, daya hantar listrik. - Mengambil sample dari manifestasi panasbumi tersebut berupa air panas dan air dingin Tahap Penelitian Laboratorium Tahap ini merupakan tahap analisis data-data geokimia selama di lapangan yang dilakukan di laboratorium. Hal yang dilakukan antara lain sebagai berikut : - Analisis sampel air.
47
Tahap Pengolahan dan Interpretasi Data Tahap ini meliputi tahap pengolahan data berupa data geokimia secara kuantitatif, data survey manifestasi panasbumi secara kualitatif. Selanjutnya dilakukan pengevaluasi dan penginterpretasian data-data geokimia. Antara lainnya adalah sebagai berikut : -
Menelaah dan mengelompokkan manifestasi permukaan yang ditemukan.
-
Menentukan karakteristik umum air panas dan air dingin.
-
Menentukan tipe air panas.
-
Menginterpretasi kondisi reservoar di daerah penelitian.
-
Menginterpretasi penentuan asal air panas serta pola alirannya.
-
Menentukan geothermometer serta sistem panasbumi.
-
Menelaah komposisi isotop stabil air panas dan air dingin.
-
Menentukan asal air dan proses bawah permukaan.
-
Menelaah kondisi geologi terhadap geokimia air panas.
-
Menentukan model tentatif sistem panasbumi.
Tahap Penyusunan Laporan Tahapan ini merupakan hasil akhir dari seluruh penelitian, dimana seluruh data dan hasil penelitian dipaparkan secara rinci dalam bentuk sebuah tulisan.
3.4. Metode Penelitian Metode penelitian ini lebih dititikberatkan pada metode geokimia yang mana merupakan pengamatan kimiawi terhadap manifestasi panasbumi.
48
Penelitian geokimia merupakan salah satu metode yang digunakan dalam melakukan eksplorasi panasbumi, berdasarkan karakteristik yang diperoleh pada jenis manifestasi, konsentrasi senyawa kimia terlarut dan terabsorpsi dalam fluida panas yang terkandung dalam sampel air dan sampel gas. Adapun parameter yang digunakan meliputi sifat kimia manifestasi serta data hasil analisis kimia air. Hasil analisis dari data kimia pada akhirnya akan dihubungkan dengan kondisi geologi daerah penelitian sehingga mendapat gambaran mengenai karakteristik dan model sistem panasbumi yang terdapat di daerah penelitian.
3.4.1 Metode Geokimia Penelitian geokimia merupakan salah satu metode yang digunakan dalam melakukan eksplorasi panasbumi, berdasarkan karakteristik yang diperoleh pada jenis manifestasi, konsentrasi senyawa kimia terlarut dan terabsorpsi dalam fluida panas yang terkandung dalam sampel air dan sampel gas. Adapun parameter yang digunakan meliputi sifat kimia manifestasi, data hasil analisis kimia air dan gas. Dalam penelitian dilakukan pengerjaan pengambilan sampel airpanas dan gas kemudian dianalisis dan diinterpretasikan berdasarkan ketentuan seperti penentuan pH, temperatur, konduktivitas dan penentuan kandungan. Hal yang dilakukan antara lain adalah : 1.
Penentuan lokasi titik amat pengambilan sampel di lapangan dilakukan dengan cara:
49
a) Orientasi medan dari peta daerah penelitian b) Pemilihan pusat manifestasi tempat sampel yang akan diambil. Titik pusat yang paling bagus adalah yang paling sedikit tercampur dengan airtanah, dalam hal ini adalah air yang paling panas, debit paling tinggi dan Cl paling tinggi. 2.
Pengambilan sampel airpanas/ air dingin : a) Airpanas diambil dengan menggunakan gelas beaker 1000 ml sedekat mungkin dengan pusat airpanas. Sebaiknya air tersebut berada dalam keadaan tidak tergenang. b) Bilas terlebih dahulu alat-alat yang akan dipakai (botol dan syringe). c) Pindahkan airpanas yang telah diambil dengan gelas beaker tadi dengan menggunakan syringe lalu saring dengan filter holder yang telah diisi kertas filter pada saat hendak memasukkan air ke dalam botol. Hal ini dilakukan supaya air terhindar dari kotoran dan mikroorganisme lainnya. d) Ukur dan catat; pH, suhu air, suhu udara, debit air, DHL, warna, rasa, kenampakan morfologi sekitar, elevasi, serta cuaca. Dalam pengambilan sampel mataair panas diusahakan di tempat
yang mempunyai aliran besar dan diambil pada keadaan sedikit pengenceran, penguapan dan interaksi dengan batuan sekitar. Hendaknya sediakanlah 2 sampel botol dalam pengambilan sampel air, hal ini dilakukan untuk menentukan unsur kation dan anion di
50
laboratorium nantinya. Berikan tanda “FA” (Filter Acidify) untuk kation dan “F” untuk anion pada botol sampel air. Khusus untuk sampel air kation dilakukan pengasaman terlebih dahulu dengan penambahan HNO3 (asam nitrat) hingga pH = 2.
3.5. Analisis Data Setelah dilakukan proses pengumpulan data, proses pengerjaan selanjutnya adalah analisis data untuk mencapai tujuan-tujuan penelitian yang telah disampaikan sebelumnya. Analisis-analisis data yang dilakukan antara lain:
3.5.1.
Analisis Ion Balance Analisis mengenai ion balance dilakukan untuk mengetahahui valid
tidaknya data kimia dari air panas yang telah dianalisis sebelumnya. Sebuah data yang valid dan layak untuk diteliti harus memiliki nilai ion balance < 5%, hal ini merupakan ketentuan baku yang berlaku secara global. Analisis ini dilakukan dengan cara membandingkan jumlah konsentrasi molal ion positif (kation) dikalikan dengan masing-masing berat ekivalennya (Tabel 3.1) dengan jumlah konsentrasi molal ion negatif (anion) yang dikalikan dengan masing-masing berat ekivalennya (Tabel 3.1).
51
Tabel 3.1 Berat ekivalen ion
Perhitungan % ion balance dapat dilihat dari formula sebagai berikut: -
Ekivalen per million kation : konsentrasi (mg/L) kation / berat ekivalen kation.
-
Ekivalen per million anion : konsentrasi (mg/L) anion / berat ekivalen anion.
-
3.5.2.
% ion balance: [Ʃ kation – Ʃ anion] / [Ʃ kation + Ʃ anion] x 100%
Penentuan Tipe Air Panas Tipe air panas ditentukan berdasarkan posisi kadungan relatif ion
Cl, SO4, dan HCO3 pada diagram segitiga Cl-SO4-HCO3 (Gambar 3.2). Analisis ini dilakukan terhadap masing-masing air panas, selanjutnya berdasarkan posisi dari air panas akan ditentukan jenis serta penyebabnya. Perhitungan kandungan relatif ion dapat dilihat dalam formula sebagai berikut:
52
Nilai relatif ion : [konsentrasi ion] / [total konsentrasi ketiga ion] x 100%
Gambar 3.2 Diagram segitiga Cl-SO4-HCO3 (Giggenbach, 1988 dalam Keith Nicholson, 1993)
3.5.3.
Penentuan Reservoar Interpretasi terhadap jenis batuan reservoar dapat dilakukan dengan
melihat posisi kandungan relatif ion Cl/100, B/4, dan Li pada diagram segitiga Cl/100, B/4, Li (Gambar 3.3). Analisis ini dilakukan terhadap seluruh air panas yang ditemukan, dengan melihat posisi umum dari air panas kemudian analisis dilanjutkan dengan menginterpretasi jenis batuan reservoar. Penentuan jenis batuan reservoar harus didukung oleh analisis lainnya seperti konsentrasi masing-masing unsur kimia dalam air panas dan lain sebagainya. Perhitungan nilai relatif dari Cl/100, B/4, dan Li dilakukan dengan formula yang sama pada perhitungan penentuan tipe air panas, yaitu:
53
Nilai relatif ion : [konsentrasi ion] / [total konsentrasi ketiga ion] x 100%
Gambar 3.3 Diagram segitiga Cl/100-B/4-Li (Giggenbach, 1988 dalam Keith Nicholson, 1993)
3.5.4.
Penentuan Asal Air Panas Analisis ini dilakukan untuk mengetahui asal dari air panas serta
melihat hubungan antara air panas dari reservoar dengan air tanah atau permukaan. Analisis asal air panas ini dilakukan dengan melihat posisi kandungan relatif ion Na/1000, K/100, dan √Mg pada diagram segitiga Na/1000-K/100-√Mg (Gambar 3.4). Hasil interpretasi penentuan asal air panas dari metode ini harus ditunjang dengan analisis isotop dari masing-masing air. Hal ini dilakukan karena gabungan dari kedua metode tersebut akan menghasilkan data yang lebih akurat. Perhitungan nilai relatif ion Na/1000, K/100, dan √Mg dapat dilakukan menggunakan formula sebagai berikut:
54
Nilai relatif ion : [konsentrasi ion] / [total konsentrasi ketiga ion] x 100%
Gambar 3.4 Diagram segitiga Na/1000-K/100-√Mg (Giggenbach, 1988 dalam Keith Nicholson, 1993)
3.5.5.
Geothermometer Analisis mengenai temperatur reservoar dalam penelitian ini
dilakukan berdasarkan data kimia air panas (solute geothermometer). Analisis ini terdiri dari berbagai macam metode, yaitu:
Silika Geothermometer Metode ini dilakukan apabila air permukaan di sekitar lokasi air panas jenuh dengan kuarsa. Metode ini memiliki dua formula berbeda disesuaikan dengan kondisi panasbuminya. -
Proses pendinginan secara adiabatik t (0C) : [(1533,5) / (5,768-logSiO2)] – 273
-
Proses pendinginan secara konduktif t (0C) : [(1315) / (5,205-logSiO2)] – 273
55
Sodium, Potassium Geothermometer Metode ini dilakukan terhadap air berjenis alkali-klorida dengan pH netral serta di permukaan tidak terdapat endapan travertine. Metode ini diyakini merupakan metode dengan tingkat kebenaran paling tinggi, akan tetapi dalam penentuan temperatur reservoar halhal lain juga harus diperhatikan. Penentuan geothermometer ini memiliki banyak formula berdasarkan hasil penelitian banyak ilmuan, namun yang biasa digunakan ada dua yaitu: -
Persamaan Fournier (1979) t (0C) : [(1217) / (1,483+log(Na/K))] – 273
-
Persamaan Giggenbach (1988) t (0C) : [(1390) / (1,75+log(Na/K))] – 273
Sodium,Calsium, Potassium Geothermometer Metode geothermometer ini dilakukan terhadap air panas yang banyak mengandung Ca dan di permukaan terdapat banyak endapan travertine. Kebenaran nilai temperatur dari metode ini adalah apabila nilai akhir dari perhitungannya > 700 C. Perhitungan menggunakan metode ini dapat dilakukan dengan formula: t (0C) : [(855,6) / (log (Na/k) + β log (√Ca/Na) + 2,24)] – 273 dimana, β = 4/3 apabila T 0C <1000 C β = 1/3 apabila T0 C >1000 C
56
Penggunaan seluruh metode diatas disesuaikan dengan ketentuan dari masing-masing metode, sehingga dalam penggunaannya tidak seluruh metode cocok untuk digunakan. Perhitungan-perhitungan diatas tidak sepenuhnya merupakan hasil mutlak
dari
temperatur
reservoar.
Gabungan
dari
perhitungan
geothermometer, kondisi geologi, tipe air panas, serta diagram segitiga Na/1000-K/100-√Mg dapat memberikan nilai temperatur reservoar yang lebih mendekati kebenaran.
3.5.6.
Analisis Kandungan Isotop Stabil Analisis ini dilakukan dengan cara melihat kandungan isotop stabil
Oksigen-18 (δ18O) dan Hidrogen-2 (δD/Deuterium) dalam air baik air panas maupun air dingin. Kandungan isotop stabil yang telah diketahui kemudian di masukkan ke dalam grafik hubungan isotop stabil δ18O dan δD (Gambar 3.5).
Gambar 3.5 Grafik hubungan isotop stabil δ18O dan δD (Keith Nicholson, 1993)
57
Kandungan isotop stabil Oksigen-18 (δ
18
O) dan Hidrogen-2
(δD/Deuterim) dalam air panas dapat digunakan untuk mengetahui asal air panas dan proses yang berlangsung di bawah permukaan. Kandungan δD dalam air panas umumnya sama dengan dalam air meteorik lokal, sedangkan δ18O dalam air panas umumnya lebih positif dibandingkan dengan air meteorik lokal (Keith Nicholson, 1993).
