Karakterisasi Struktur Dangkal pada Lapangan Panas Bumi Seulawah Agam Menggunakan Metode Very Low Frequency (VLF)

Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013

Karakterisasi Struktur Dangkal pada Lapangan Panas Bumi Seulawah Agam Menggunakan Metode Very Low Frequency (VLF) Nazli Ismail dan Syahrul Ramadhan Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Syiah Kuala Jl. Syech Abdurrauf, Kopelma Darussalam, 23111, Banda Aceh email: [email protected] Abstrak. Metode very low frequency (VLF) umumnya jarang diaplikasikan untuk eksplorasi panasbumi karena jangkauan pendugaanya yang relatif dangkal. Meskipun demikian, ditinjau dari kepraktisan akuisisi data di lapangan, metode VLF dipercayakan sebagai salah satu metode elektromagnetik yang murah dan mudah digunakan. Berpijak pada kedua fakta di atas, kami telah memanfaatkan metode VLF dengan resistivity-mode (VLF-R) untuk pendugaan struktur dangkal di areal manifestasi panas bumi Ie Jue Lamteba pada kawasan panasbumi Seulawah Agam bedasarkan resistivitas batuan. Data VLF-R diukur pada 2 lintasan, dengan panjang lintasan pertama adalah 110 meter dan lintasan ke-2 190 meter. Pemodelan 2D data VLF-R dilakukan dengan menggunakan program inversi elektromagnetik 2LAYINV (Pirttijärvi, 2006). Proses inversi menunjukan 2 zona konduktivitas batuan, dimana lapisan resistif pada bagian bawah yang ditutupi oleh lapisan konduktif di atasnya. Lapisan konduktif tersebut diduga sebagai lempung yang kaya akan kandungan air dengan nilai resistivitas 10 – 100 Ωm. Lapisan resistif diduga sebagai cap rock dengan nilai resistivitas 20000 – 40000 Ωm. Model VLF-R tersebut dapat digunakan untuk membantu pendugaan model konseptual sistem panas bumi pada Lapangan Panas Bumi Seulawah Agam. Kata Kunci. Panas bumi, metode VLF, struktur konduktif, model konseptual.

PENDAHULUAN Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki cadangan panas bumi yang melimpah. Akan tetapi kekayaan tersebut belum dimanfaatkan secara maksimal. Sampai dengan tahun 2010, baru 1194 MW saja yang dapat diproduksi untuk komsumsi energi listrik. Angka ini masih kecil jika dibandingkan dengan target Pemerintah, dimana tahun 2025 diharapkan mampu berproduksi hingga 9500 Mwe [1]. Untuk itu, pemerintah perlu mempercepat usaha pengembangan untuk maraih capaian akhir tersebut. Pada satu sisi, pemerintah perlu mempercepat pengembangan prospek area yang telah siap untuk dikembangkan. Pada sisi lain perlu juga perlu dilakukan eksplorasi pada area-area baru yang berpotensi untuk dikaji, tidak hanya oleh

pemerintah daerah tetapi juga perlu adanya keterlibatan institusi akademik. Sebagaimana halnya wilayah lain di Indonesia, Aceh merupakan salah satu wilayah yang memiliki cadangan panas bumi yang prospek untuk dikembangkan. Pada saat ini Aceh memiliki dua prospek area yang siap dikembangkan, yaitu Lapangan Panas Bumi Jaboi dan Seulawah Agam. Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk mendukung pengembangan kedua prospek area tersebut. Dalam artikel ini kami akan membahas hasil aplikasi metode Very Low Frequency resitivity mode (VLF-R) untuk karakterisasi struktur dangkal pada Lapangan Panas Bumi Seulawah Agam. Interpretasi struktur bawah permukaan didasarkan pada distribusi model resistivitas terhadap kedalaman dari data VLF. Semirata 2013 FMIPA Unila |387

Nasrullah Idris: Pengaruh Perlakuan Mekanik Pada Emisi Analit Dari Batubara Menggunakan Teknik Laser-Induced Plasma Spectroscopy

Metode Vlf Metode very low frequency (VLF) pertama kali diperkenalkan oleh Paal (1965) [2]. Secara prinsip metode VLF sama dengan metode magnetotelluric (MT), kecuali sumber transmitter yang digunakan berasal dari pemancar radio frekuensi yang sangat rendah dalam rentang frekuensi 15 – 25 kHz. Pada metode ini, yang diukur adalah dua komponen horisontal dan komponen vertikal dari medan magnet. Untuk pengukuran VLF-R ditambah lagi satu komponen horizontal medan listrik. Hubungan antara komponen medan magnet dan medan listrik horisontal dikenal dengan istilah transfer function. Hubungan tersebut memberikan informasi perubahan konduktivitas secara lateral sepanjang lintasan dan sekitar titik-titik yang diukur. Pada saat ini bahkan metode VLF telah dikembangkan secara airborne [3]. Hasil pengukurannya dapat langsung ditransform dalam bentuk peta resistivitas dalam areal yang luas [4]. Resistivitas listrik bagian bawah permukaan bumi dapat diperkirakan dari komponen impedansi (Z) dengan menggunakan persamaan yang diperkenalkan oleh Cagniard (1953) [5]. Ward dan Hohmann (1987) menurunkan formulasi tersebut untuk gelombang datang yang tegak lurus, uniform, homogenous, dan plane wave terhadap medium model bumi isotropik n-lapisan [6]. Jika diasumsikan gelombang bidang merambat dalam arah z positif ke bawah, sumbu x merupakan arah pengukuran medan listrik dan sumbu y arah pengukuran medan magnet, maka resistivitas semu (  xy ) dan fase (  xy ) dapat diperkirakan dari element impedansi sebagai E x   , dan  a     0 H y   2

1

388| Semirata 2013 FMIPA Unila

 E       tan 1 Z xy    tan 1  x   H y   ,



KONSEP DASAR

(19)



(20)

dimana ω adalah frekuensi, μo adalah permeabilitas, E adalah medan listrik, H adalah medan magnetik. Sedangkan subscript x dan y masing-masing menunjukan arah komponen yang diukur. Resistivitas semu menunjukan variasi resistivitas medium terhadap kedalaman sedangkan nilai fase lebih besar dari 45o dalam asumsi bumi 1D dapat diinterpretasikan sebagai medium konduktif dan fase kurang dari 45o sebagai medium resistif pada kedalaman terkait. Kedalaman pendugaan struktur pada metode VLF dinyatakan sebagai skin depth (δ); yaitu kedalaman dimana amplitudo turun menjadi 37% dari amplitudo pada permukaan, dengan persamaan √

[ ]

(21)

dimana adalah resistivitas [Ohm-m] dan f adalah frekuensi [Hz].

Sistem Panasbumi Wilayah Indonesia umumnya didominasi oleh sistem panasbumi hidrotermal bertemperatur tinggi (> 225 0C) dan sebagian di antaranya yang mempunyai bertemperatur sedang (150 ‐ 225 0C). Reservoir yang berisi air panas atau steam pada sistem hidrotermal relatif dangkal, yaitu kurang dari 4 km [7]. Transfer panas pada sistem panasbumi hidrothermal terjadi secara konduksi (melalui batuan) dan secara konveksi (melalui kontak air dengan sumber panas). Proses daur hidrologi dan aliran fluida pada sistem panas bumi berawal dari adanya air hujan yang merembes ke dalam tanah melalui rongga-rongga antar-butir batuan. Daya serap air sangat bergantung pada jenis batuan. Keberadaan struktur sesar pada lapangan panasbumi dapat menciptakan fracture zone yang lebar, sehingga memudahkan air tanah bersentuhan dengan hot rock. Akumulasi air tanah di atas hot rock dapat


meningkatkan volume dan tekanannya sehingga berubah menjadi uap panas. Lokasi tempat fluida panas tersebut dinamakan reservoar panasbumi. Sementara di bagian atasnya dapat terbentuk cap rock yang bersifat impermeabel sehingga sulit ditembusi fluida [8]. Metode VLF yang digunakan pada penelitian ini diharapkan dapat memetakan zona cap rock yang relatif dangkal pada lapangan panasbumi Seulawah Agam.

Hz) untuk dimodelkan. Pemodelan inversi data VLF-R dilakukan dengan menggunakan code 2Layinv yang dikembangkan oleh (Pirttijärvi ,2006) [9]. Program ini merupakan inversi 1D yang berbasis inversi Occam yang mengasumsikan struktur resistivitas bawah permukan 2 lapis. Sedangkan tampilan 2D model yang dihasilkan adalah hasil gabungan model-model 1D dari masingmasing stasiun pada satu lintasan.

METODE PENELITIAN Lapangan Panasbumi Seulawah Agam relatif luas meliputi empat kecamatan di Kabupaten Aceh Besar. Pada penelitian ini kami memilih sampel pengukuran metode VLF pada kawasan manifestasi panasbumi Ie Jue di Desa Meurah Kemukiman Lamteuba Kecamatan Seulimeum, Aceh Besar (GAMBAR 1). Pengukuran data VLF dilakukan pada 2 lintasan sejajar yang memotong areal manifestasi. Lintasan 1 berjarak 110 meter dan Lintasan 2 berjarak 190 meter. Jarak pengukuran antar-stasiun kedua lintasan tersebut adalah 10 meter, sehingga diharapkan mampu memberikan resolusi struktur dangkal di lokasi tersebut. Data VLF diukur dengan menggunakan instrumen T-VLF Irish. Peralatan tersebut sekaligus dapat mengukur komponen medan listrik sehingga dapat dihitung resistivitas semu yang merepresentasikan variasi konduktivitas bawah pemukaan. Untuk itu, peralatan T-VLF juga dilengkapi 2 buah elektroda (yaitu elektroda dekat dan elektroda jauh) yang ditancapkan searah dengan arah lintasan (GAMBAR 2). Sedangkan transmiter radio pada pengukuran mode resistivitas (VLF-R) ini dipilih yang lokasinya dalam arah tegak lurus dengan arah strike yang diasumsikan. Peralatan T-VLF mampu menangkap 2 sinyal frekuensi radio sekaligus dalam satu kali pengukuran. Akan tetapi, dalam penelitian ini kami hanya menggunakan data dari satu frekuensi saja (yaitu 18300

GAMBAR 38 Peta geologi lokasi penelitian [10].

HASIL DAN PEMBAHASAN PENGAMATAN GEOLOGI Kawasan manifestasi panas bumi Ie Jue terletak di Desa Meurah, Kemukiman Lamteuba Kecamatan Seulimeum, Aceh Besar. Lokasi ini terletak berdekatan dengan kawah Heuzt; yaitu salah satu kawah aktif yang terdapat di Gunung Api Seulawah Agam. Secara geologi, daerah Lamteuba dilewati oleh beberapa sesar

Semirata 2013 FMIPA Unila |389


GAMBAR 39 Skema pengukuran data VLF-R di lapangan.

lokal dan juga sesar regional sebagai bagian dari Sesar Sumatera (GAMBAR 1). Jenis batuan di daerah Lamteuba didominasi oleh batuan gunung api andesit hingga dasit, breksi berbatu apung, tufa, dan aliran abu. Hasil pengamatan di lapangan menunjukan manifestasi panas bumi di kawasan Ie Jue, Lamteuba berupa tanah hangat (warm ground), steaming ground, mata air panas, fumarol, dan kubangan lumpur panas. Resitivitas semu (lingkaran) dan fase (segitiga) pada Lintasan 1 (atas) dan Lintasan 2 (bawah) dipadukan dengan data respon model inversi berupa resistivitas semu (garis tebal) dan fase (garis putus-putus) kedua lintasan.

GAMBAR 40 Data hasil pengukuran


Data dan Model Data VLF yang terukur di lapangan terdiri dari dua jenis yaitu resistivitas semu (rho app.) dan fase (phase) pada frekuensi 18300 Hz (GAMBAR 3). Nilai resistivitas semu kedua lintasan umumnya di bawah 100 Ohm-m. Hal ini bersesuaian dengan fase yang umumnya relatif tinggi di atas 45o. Konsistensi data dari kedua lintasan menunjukan bahwa area pengukuran dan dipandang dua dimensi, sehingga beralasan dilakukan pemodelan 2D. Inversi data VLF-R dilakukan dengan menggunakan code 2Layinv [9]. Perhitungan inversi data pada Lintasan 1 dan lintasan 2 menghasilkan model resistivitas 2 lapis dengan RMS data fit antara data pengukuran dengan data perhitungan dari respon model yang relatif kecil (GAMBAR 3). Model resistivitas yang dihasilkan berupa lapisan yang relatif resistif pada kedalaman ditutupi oleh lapisan konduktif pada dekat permukaan. Lapisan konduktif (10 – 60 Ohm-m) tersebut umumnya berupa top soil yang jenuh air permukaan dengan ketebalan bekisar antara 10 – 40 meter dari permukaan. Sedangkan lapisan resistif (di atas 20000 Ohm-m) di bawahnya diduga sebagai lapisan cap rock yang umumnya bersifat kedap air. Seperti halnya data pengukuran, model prediksi yang diperoleh juga menunjukan kesesuaian antara Lintasan 1 dan Lintasan 2. Cekungan lapisan resistif yang terdapat pada jarak 0 – 60 meter pada lintasan 1 juga ditemukan pada model Lintasan 2 pada jarak 50 – 150 meter dimana keduanya paralel. Kondisi semacam ini mengindikasikan bahwa area manifestasi panasbumi Ie Jue Lamteuba dapat dipandang 2D. Manifestasi panasbumi tersebut muncul ke permukaan karena adanya sesar lokal yang membelah areal penelitian seperti yang terindikasikan pada kedua model prediksi.


GAMBAR 41 Model resistivitas prediksi struktur bawah permukaan areal manifestasi panasbumi Ie Jue Lamteuba berdasarkan data VLF-R pada Lintasan 1 dan Lintasan 2.

KESIMPULAN Berdasarkan dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa metode VLF dapat digunakan untuk mempelajari karakteristik struktur dangkal pada area manifestasi panasbumi. Aplikasi metode tersebut pada area manisfestasi panasbumi Ie Jue, Lamteuba di lapangan panasbumi Seulawah Agam menunjukan bahwa pada kawasan tersebut ditemukan lapisan resistif yang diduga sebagai lapisan cap rock pada kedalaman yang bervariasi antara 10 sampai 40 meter di bawah permukaan. Lapisan cap rock merupakan salah satu target dalam eksplorasi panasbumi mengingat kemampuannya untuk menjebak aliran panas mengalir ke permukaan. Lapangan panas bumi yang memiliki cap rock dipandang sebagai lapangan panas bumi yang ideal untuk dikembangkan sebagai pembangkit listrik tenaga panasbumi yang potensial. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terimakasih kepada team Laboratorium Geofisika, Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Syiah

Kuala yang telah membantu proses akuisisi data VLF-R di Lapangan melalui program Geophysics Field Camp 2012 di Ieu Jue Lamteuba Kabupaten Aceh Besar. DAFTAR PUSTAKA Directorate General of New Renewable Energy and Energy Conservation Ministry of Energy and Mineral Resources (2013). Geothermal Regulation and Policy in Indonesia, Workshop on Geothermal Bussiness Opportunity in Indonesia, Bandung,February 2013. Paal, G. (1965). Ore prospecting based on VLF-radio signals. Geoexploration, Vol. 3, 139 – 147. Pedersen, L. B., W. Qian, L. Dynesius, and P. Zhang (1994). An airborne tensor VLF system. From concept to Realisation, Geophysical Prospecting, 42, 863-883. Becken, M. (2000). Interpretation of magnetic transfer functions from airborne tensor VLF mesurements. Diploma Thesis, Technical University of Berlin.

Semirata 2013 FMIPA Unila |391


Cagniard, L. (1953). Basic theory of the magnetotelluric method of geophysical prospecting, Geophysics, 18, 605 – 653.

Systems With Volcanic Heat Sources, Encyclopedia of Volcanoes, Academic Press, pp. 835-855.

Ward, S. H. and G. W. Hohmann (1987). Electromagnetic theory for geophysical applications. In: Electromagnetic methods in applied geophysics, Vol. 1 – Theory. (ed. M. N. Nabighian) SEG, Investigations in geophysics, 3, 131 – 311.

Pirttijärvi, M. (2006). 2LAYINV – Lateral Constrained Two-Layer Inversion of VLV-R Measurements. University of Oulu, Division of Geophysics, Finland.

Subir K. Sanyal, (2005). All generation of geothermal Electricity to Date Derived From Hydrothermal Reservoir. Institut Teknologi Bandung (ITB), Bandung. Hochstein, MP. and Browne, PRL. (2000). Surface Manifestation of Geothermal


Whandoyo, Ghazali. S, Bennett. JD, Kartawa, W, Djanuddin. A. (1981). Geologic map of the Banda Aceh Quadrangle, Sumatera. Scale 1 : 250,000. Geological Research & Development Centre, Direktorat Geologi, Bandung, Indonesia.

Karakterisasi Struktur Dangkal pada Lapangan Panas Bumi Seulawah Agam Menggunakan Metode Very Low Frequency (VLF)

Recommend Documents