SURVEI MAGNETOTELLURIK DAERAH PANAS BUMI GUNUNG ARJUNOWELIRANG JAWA TIMUR Oleh: Asep Sugianto1), Edi Suhanto2), dan Harapan Marpaung1) 1) Kelompok Penyelidikan Panas Bumi 2) Bidang Program dan Kerjasama
SARI Pada tahun 2010 telah dilakukan pengukuran magnetotellurik di daerah panas bumi Gunung Arjuno Welirang, Provinsi Jawa Timur. Indikasi panas bumi di daerah ini diperlihatkan dengan munculnya mata air panas di sebelah utara dan barat puncak Gunung Arjuno Welirang dengan temperatur antara 39,4-55 °C dan munculnya fumarol di sekirar puncak kompleks Gunung Arjuno-Welirang dengan temperatur antara 94,1-137,5°C. Secara geologi, daerah survei termasuk ke dalam lingkungan vulkanik kuarter. Pengukuran MT dilakukan pada 30 titik ukur yang tersebar secara acak dengan jarak antar titik antara 1000-000 meter. Berdasarkan hasil survei MT, sebaran tahanan jenis rendah (<20 Ohm-m) yang diinterpretasikan sebagai batuan penudung tersebar dari mulai permukaan hingga kedalaman sekitar 3000 meter dengan ketebalan antara 1000 meter hingga 2500 meter. Reservoir panas bumi diperkirakan berada di bawah batuan penudung dengan ditandai oleh sebaran tahanan jenis sedang (20-100 Ohm-m) yang tersebar di bagian tengah antara fumarol Gunung Welirang, mata air panas Cangar, mata air panas Coban, dan mata air panas Padusan. Puncak dari reservoir ini diperkirakan berada pada kedalaman sekitar 1500 meter di bawah permukaan tanah. Daerah prospek panas bumi berada di sebelah barat dan baratlaut puncak Gunung Welirang (di bagian tengah antara fumarol Gunung Welirang, mata air panas Cangar, mata air panas Coban, dan mata air panas Padusan dengan luas sekitar 20 km2 dan termasuk ke dalam kelas cadangan terduga. Kata Kunci: magnetotellurik, Gunung Lawu, Jawa Tengah, dan Jawa Timur PENDAHULUAN Daerah panas bumi Gunung Arjuno-Welirang secara adminitratif berada di Kabupaten Mojokerto, Kabupaten Malang, dan Kabupaten Pasuruan, Provinsi Jawa Timur (Gambar 1). Secara tektonik daerah ini berada pada busur magmatik dengan rentetan gunung api aktif yang membentang di sepanjang selatan Pulau Jawa dan berasosiasi dengan sistem panas bumi. Daerah ini juga berada di lingkungan komplek Gunung Arjuno-Welirang yang termasuk ke dalam gunung api aktif tipe A. Untuk mengetahui potensi energi panas bumi di daerah ini, pada tahun 2010 Pusat Sumber Daya Geologi melakukan beberapa penyelidikan
meliputi geologi, geokimia, dan geofisika, diantaranya survei magnetotellurik (MT). Survei MT ini merupakan salah satu metode geofisika yang biasa digunakan dalam ekplorasi panas bumi. Metode ini dapat mencitrakan sifat fisika bawah permukaan dengan penetrasi yang dalam (> 10 km). Survei ini dilakukan untuk mendelianeasi struktur bawah permukaan dan lebih menegaskan keprospekan yang meliputi letak, luas, dan kedalaman. GEOLOGI DAN MANIFESTASI PANAS BUMI Berdasarkan data geologi regional dan tatanan tektonik Jawa Timur daerah survei berada pada zona Kendeng yang merupakan suatu antiklinorium dengan
batuan dasar berupa batuan beku dan batuan sedimen. Komplek Gunung Arjuno-Welirang sendiri merupakan suatu komplek gunung api yang setidaknya memiliki 5 pusat erupsi, diantaranya Gunung Welirang, Gunung Arjuno, Gunung Kembar I, Gunung Kembar II, Gunung Bakal, dan beberapa erupsi samping (Gunung Bulak dan Gunung Pundak di sebelah utara Puncak Welirang dan Gunung Tunggangan di sebelah baratnya). Produk-produk gunung api tersebut umumnya berupa lava dan piroklastik (Gambar). Struktur-struktur geologi yang berkembang di daerah ini cukup komplek diantaranya berupa sesar normal, sesar mendatar, rim kaldera, dan amblasan. Sesar-sesar ini secara umum memotong komplek Gunung Arjuno-Welirang dan berarah utara-selatan, baratlauttenggara, baratdaya-timurlaut, dan barattimur. Rim kaldera terletak bagian tengah komplek Gunung ArjunoWelirang, sedangkan ablasan berada di bagian selatan puncak Gunung ArjunoWelirang dengan bukaan ke arah tenggara dan timurlaut. Manifestasi pans bumi permukaan di daerah ini dijumpai berupa mata air panas, fumarol, solfatara, dan batuan alterasi. Mata air panas di daerah ini ditemukan pada tiga lokasi yaitu mata air panas Padusan dengan temperatur antara 50oC hingga 55oC, mata air panas Coban dengan temperatur sekitar 39oC, dan mata air panas Cangar dengan temperatur antara 48oC hingga 54oC. Fumarol dan solfatara berada di sekitar puncak Gunung Welirang dengan temperatur antara 94oC hingga 137oC, sedangkan batuan alterasi ditemukan di sekitar Kawah Plupuh dan Gunung Pundak. (Tim Survei Terpadu, 2010) PENGUKURAN MT Pengukuran MT dilakukan pada 35 titik ukur yang tersebar secara acak di sebelah utara dan barat puncak Gunung Arjuno-Welirang. Sebaran titik ukur ini didesain sedemikian rupa agar dapat melingkupi seluruh daerah prospek, sehingga diharapkan setelah melakukan pengukuran MT ini diketahui batas-batas
dari sistem panas bumi di daerah Gunung Arjuno-Welirang ini (Gambar ). PETA TAHANAN JENIS Peta tahanan jenis dibuat berdasarkan hasil pemodelan 2D yang disayat pada kedalaman yang sama. Pada makalah ini ditampilkan empat peta tahanan jenis masing-masing untuk kedalaman 1000 meter, 1500 meter, 2000 meter, dan 2500 meter (Gambar). Keempat peta tersebut dapat menggambarkan keberadaan sistem panas bumi di daerah ini. Peta tahanan jenis kedalaman 1000 meter memperlihatkan adanya sebaran nilai tahanan jenis rendah (<20 Ohm-m) yang cukup luas di sebelah barat dan utara puncak Gunung ArjunoWelirang, melingkupi seluruh manifestasi panas bumi permukaan. Tahanan jenis rendah ini diinterpretasikan sebagai batuan ubahan (smectite) yang berfungsi sebagai batuan penudung pada sistem panas bumi di daerah ini. Secara umum, pola sebaran nilai tahanan jenis pada kedalaman 1500 meter relatif sama dengan pada kedalaman 1000 meter, dimana nilai tahanan jenis rendah tersebar di sebelah barat dan utara puncak Gunung ArjunoWelirang. Pada kedalaman ini, nilai tahanan jenis rendah cenderung melebar ke arah timurlaut. Pada kedalaman ini juga mulai terlihat adanya sebaran nilai tahanan jenis sedang (20-100 Ohm-m) yang biasanya berasosiasi dengan batuan yang berfungsi sebagai reservoir panas bumi (illite/chloride). Pada kedalaman 2000 meter dan 2500 meter, sebaran nilai tahanan jenis sedang (20-100 Ohm-m) makin terlihat dan meluas. Tahanan jenis ini tersebar di bagian tengah antara sebaran mata air panas Padusan, mata air panas Coban, mata air panas Cangar, dan fumarol Welirang. Pola sebaran nilai tahanan jenis sedang seperti ini mengindikasikan pola sistem panas bumi yang ideal untuk lingkungan vulkanik. Selain itu, peta tahanan jenis juga disajikan dalam bentuk lapisan per elevasi (Gambar). Peta ini dapat menggambarkan sebaran nilai tahanan jenis apabila disayat pada elevasi yang
sama. Pada gambar ini terlihat bahwa nilai tahanan jenis rendah tersebar sampai elevasi 500 meter diatas permukaan laut. Pada elevasi 0 meter dan -500 meter terlihat mulai adanya sebaran nilai tahanan jenis sedang yang diinterpretasikan sebagai batuan yang berfungsi sebagai reservoir panas bumi. Semakin kedalam sebaran nilai tahanan jenis sedang ini semakin meluas yang mengindikasikan bahwa reservoir panas bumi semakin kedalam semakin luas. MODEL TAHANAN JENIS 2D Pemodelan tahanan jenis 2D dari data MT ini dibuat dengan menggunakan software WinGlink. Pemodelan dibuat pada beberapa lintsan. Namun pada makalah ini akan ditampilkan dua lintasan yang cukup menarik dan memperlihatkan sistem panas bumi di daerah ini. Kedua lintasan ini berarah hampir utara-selatan (Gambar). Dari kedua lintasan tersebut terlihat adanya sebaran tahanan jenis rendah yang mempunyai pola melengkung dimana sisinya lebih tebal dibandingkan bagian tengahnya. Tahanan jenis rendah ini mempunyai ketebalan antara 1000 meter hingga 2000 meter dan diinterpretasikan sebagai batuan ubahan (smectite) yang berfungsi sebagai batuan penudung. Di bagian bawahnya tersebar nilai tahanan jenis sedang (20-100 Ohm-m) yang diinterpretasikan sebagai zona reservoir panas bumi (illite/chloride). Reservoir ini berada pada kedalaman sekitar 1500 meter di bawah permukaan tanah dengan puncaknya berada di bagian tengah kedua penampang tersebut. Puncak dari reservoir ini cenderung semakin mendalam ke arah utara dan selatan. Pada masing-masing penampang ini juga diinterpretasikan terdapat satu buah struktur yang mengontrol sistem panas bumi di daerah ini. DISKUSI . Pada sistem panas bumi di daerah vulkanik, batuan yang terubahkan umumnya memberikan respon nilai tahanan jenis rendah, sedangkan batuan yang berfungsi
sebagai reservoir memberikan respon nilai tahanan jenis lebih tinggi dibanding batuan penudung (Johnston, J.M., et.al., 1992). Berdasarkan hasil survei MT di daerah Gunung Arjuno-Welirang, sebaran tahanan jenis rendah (<20 Ohm-m) yang diinterpretasikan sebagai batuan penudung tersebar di sekitar fumarol Gunung Welirang melebar ke utara melewati mata air panas Padusan dan membuka ke sebelah barat dan baratdaya melalui mata air panas Cangar dan mata air panas Coban. Tahanan jenis rendah ini tersebar dari mulai permukaan hingga kedalaman sekitar 3000 meter dengan ketebalan antara 1000 meter hingga 2500 meter (Gambar 4.1). Reservoir panas bumi diperkirakan berada di bawah batuan penudung dengan ditandai oleh sebaran tahanan jenis sedang (20 – 100 Ohm-m) yang tersebar di bagian tengah antara fumarol Gunung Welirang, mata air panas Cangar, mata air panas Coban, dan mata air panas Padusan. Puncak dari reservoir ini diperkirakan berada di sekitar titik MTAW-26 dengan kedalaman sekitar 1500 meter di bawah permukaan tanah. Puncak reservoir ini semakin mendalam ke sebelah utara dan baratdaya yang dapat mencapai kedalaman sekitar 2500 meter di bawah permukaan tanah. Berdasarkan hasil survei MT ini, daerah prospek panas bumi komplek Gunung Arjuno-Welirang berada di sebelah barat dan baratlaut puncak Gunung Welirang (di bagian tengah antara fumarol Gunung Welirang, mata air panas Cangar, mata air panas Coban, dan mata air panas Padusan). Daerah prospek ini dibatasi oleh kontras tahanan jenis di sebelah utara dan selatannya dan dibatasi struktur geologi di sebelah barat dan timurnya. Luas daerah prospek ini sekitar 20 km2 dan termasuk ke dalam kelas cadangan terduga. KESIMPULAN Tahanan jenis rendah yang diinterpretasikan sebagai batuan penudung tersebar di sekitar fumarol Gunung Welirang melebar ke utara
melewati mata air panas Padusan dan membuka ke sebelah barat dan baratdaya melalui mata air panas Cangar dan mata air panas Coban. Tahanan jenis ini terlihat mulai dari permukaan hingga kedalaman sekitar 3000 meter dengan ketebalan antara 1000 meter hingga 2500 meter. Reservoir panas bumi diperkirakan berada di bawah batuan penudung yang tersebar di bagian tengah antara fumarol Gunung Welirang, mata air panas Cangar, mata air panas Coban, dan mata air panas Padusan. Puncak dari reservoir ini berada pada kedalaman sekitar 1500 meter dan semakin mendalam ke arah utara dan baratdaya yang dapat mencapai kedalaman sekitar 2500 meter. Dari data MT ini, daerah prospek panas bumi berada di sebelah barat dan baratdaya puncak Gunung Welirang (bagian tengah antara fumarol Gunung Welirang, mata air panas Cangar, mata air panas Coban, dan mata air panas Padusan) dengan luas sekitar 20 km2. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Koordinator dan seluruh staf Kelompok Penyelidikan Panas Bumi yang telah memberikan ijin untuk menggunakan data dalam penulisan makalah ini. Penulis juga menyampaikan terima kasih dan apresiasi yang sebesar-besarnya kepada tim survei terpadu dan tim survey MT di daerah panas bumi Gunung Arjuno-Welirang yang telah banyak berdiskusi dengan penulis. DAFTAR PUSTAKA Anderson E., Crosby D., and Ussher G (2000). Bull-Eye – Simple Resistivity Imaging to Reliably Locate the Geothermal Reservoir.
Proceeding World Geothermal Congress 2000. Geothermal Departement, Basic Concept of Magnetotelluric Survey in Geothermal Fields., West Japan Engineerring Consultants, Inc. Johnston, J.M., Pellerin, L., dan Hohmann, G.W. 1992. Evaluation of Electromagnetic Methods for Geothermal Reservoir Detection. Geothermal Resources Council Transactions, Vol. 16. pp 241 – 245. Rodi, W., Mackie, R.L., 2001, Nonlinear Conjugate Gradients Algoritm for 2-D Magnetotellurics Inversion, Geophysics, 66, 174-187. Tim Survei Geofisika Terpadu, 2010, Laporan Akhir Survei Geofisika Terpadu Daerah Panas Bumi Gunung Arjuno – Welirang Kabupaten Mojokerto, Malang, dan Pasuruan, Provinsi Jawa Timur. Tim Survei Terpadu, 2010, Laporan Akhir Survei Terpadu Geologi dan Geokimia Daerah Panas Bumi Gunung Arjuno – Welirang, Kabupaten Mojokerto, Malang dan Pasuruan, Provinsi Jawa Timur. Ushijima, K., et.al. 2000. 2D Inversion of VES and MT Data in a Geothermal Area. Proceedings World Geothermal Congress 2000. pp 1909 – 1914 Ushijima, K., Mustopa, E.J., Jotaki, H., and Mizunaga, H., 2005, Magnetotelluric Soundings in the Takigami Geothermal Area, Japan, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey.
Gambar 1. Peta indeks daerah survei
Peta
Gambar 2. Peta geologi daerah panas bumi komplek Gunung Arjuno-Welirang (Tim Survei Terpadu, 2010)
Gambar 3. Sebaran titik ukur MT daerah panas bumi Gunung Arjuno-Welirang
Gambar 4. Peta tahanan jenis pada setiap kedalaman daerah panas bumi Gunung Arjuno-Welirang
Gambar 5. Peta tahanan jenis per elevasi daerah panas bumi Gunung ArjunoWelirang
Batuan Ubahan
Batuan Ubahan
Gambar 6. Penampang model tahanan jenis 2D
Puncak Gunung Welirang
MAP PADUSAN
Gambar 7. Interpretasi model tahanan jenis
Gambar 8. Peta zonasi prospek berdasarkan data MT
