bab iv karakteristik air panas di daerah tangkuban parahu bagian

BAB IV
KARAKTERISTIK AIR PANAS DI DAERAH TANGKUBAN
PARAHU BAGIAN SELATAN, JAWA BARAT
4.1 Tinjauan Umum
Manifestasi permukaan panas bumi adalah segala bentuk gejala sebagai
hasil dari proses sistem panasbumi tersebut (Sumintadireja, 2005). Manifestasi
permukaan memiliki luas kenampakan yang bervariasi dan mencerminkan kondisi
reservoir di bawahnya.
Secara umum, manifestasi permukaan akan banyak ditemukan apabila
temperatur sistem panasbuminya tinggi. Tidak semua manifestasi permukaan
dapat diamati langsung. Namun, kondisi vegetasi di sekitar daerah panas mungkin
akan mengalami kelainan atau yang disebut dengan anomali vegetasi, sehingga
dapat dijadikan petunjuk adanya anomali panas (Sumintadireja, 2005).
Sistem panasbumi yang ada di Indonesia umumnya berasal dari sistem
afiliasi volkanik. Sistem ini ditandai dengan adanya kenampakan berupa
manifestasi permukaan yang berada di sekitar daerah tersebut. Manifestasi yang
berasal dari sistem volkanik umumnya berupa solfatara, fumarola, danau kawah
asam, mata air panas.
4.2 Tujuan Penelitian
Tujuan utama penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik air
panas, serta manifestasi pada daerah penelitian.
4.3 Metoda
4.3.1 Tipe Fluida Reservoir
Metoda yang digunakan untuk menentukan tipe fluida reservoir adalah
dengan menggunakan diagram segitiga Cl-SO4-HCO3, untuk melihat anion utama,
yang dapat menentukan tipe air panas.
30
Berikut ini merupakan karakteristik dari tiga tipe air panas bumi
(Nicholson, 1993):
1. Air Klorida
Tipe air ini pada umumnya dijumpai pada sistem bertemperatur tinggi
(>2250C) dan memiliki pH netral atau sedikit asam dan basa tergantung
CO2 terlarut. Air klorida mengandung Na, K, Ca, Mg sebagai kation dan
berasosiasi dengan gas CO2 dan H2S. Tipe air klorida berasosiasi dengan
zona alterasi argilik – propilitik. Manifestasi permukaan yang terbentuk
pada mata air klorida yaitu sinter silika. Air klorida sangat baik digunakan
sebagai geotermometer. (Nicholson, 1993)
2. Air Sulfat
Tipe air ini terbentuk di bagian paling dangkal pada sistem panas bumi
akibat kondensasi uap air ke dalam air permukaan, memiliki kandungan
sulfat> 1000 ppm. Tipe air sulfat berasosiasi dengan zona alterasi argilik
lanjut. Manifestasi permukaan yang terbentuk pada mata air sulfat berupa
kolam lumpur. Air sulfat tidak dapat digunakan sebagai geotermometer.
(Nicholson, 1993)
3. Air Bikarbonat
Tipe air ini terbentuk pada daerah pinggir dan dangkal akibat adsorbsi gas
CO2 dan kondensasi uap air kedalam air tanah. HCO3 merupakan anion
utama dan Na merupakan kation utama dari air karbonat. Tipe air ini
berasosiasi dengan zona alterasi argilik. (Nicholson, 1993)
4.3.2 Manifestasi Permukaan
Beberapa contoh manifestasi permukaan pada sistem yang berasosiasi dengan
volkanik (Sumintadireja, 2005):
1. Danau Kawah Asam
Merupakan danau didalam kawah gunung api, memiliki suhu yang tinggi dan
pH air yang rendah (acid). Air dalam kawah berasal dari air meteorik yang
31
bercampur dengan air hasil kondensasi uap dan gas-gas magmatik dari dalam
gunung api.
2. Fumarola
Fumarola adalah uap panas (vapour) yang keluar melalui celah-celah dalam
batuan dan kemudian berubah menjadi uap air (steam).
3. Solfatara
Solfatara adalah rekahan dalam batuan yang menyemburkan uap air (steam)
yang bercampur dengan CO2 dan H2S (kadang-kadang SO2). Di sekitar lubang
rekahan tersebut diendapkan sulfur dalam jumlah yang banyak.
4. Tanah Beruap
Tanah Beruap terbentuk apabila uap air (steam) yang keluar sedikit jumlahnya
dan keluar melalui pori dalam tanah atau batuan.
5. Mata air panas netral
Mata air panas netral merupakan mata air dengan pH netral atau mendekati
netral (pH 6-7). Umumnya mengandung ion klorida yang tinggi sehingga
seringkali disebut air klorida. Di sekitar mata air sering dijumpai endapan
silika sinter dan mineral-mineral sulfida, seperti galena, pyrite, dan lain-lain.
6. Mata air panas asam
Mata air panas asam merupakan mata air panas, dengan pH asam (pH <6)
yang terbentuk dari hasil kondensasi gas-gas magmatik dan uap panas
(vapour) di dekat permukaan bumi kemudian melarut dan bercampur dengan
air meteorik. Air ini kemudian keluar menjadi mata air dengan pH asam.
Fluida asam ini melarutkan batuan sekitar mata air menjadi partikel-partikel
kecil yang terdiri dari silika dan lempung.
4.4 Analisis Data
4.4.1 Lokasi Mata Air Panas
Studi khusus yang dilakukan penulis tentang manifestasi panasbumi di
permukaan ini menempati area yang lebih luas daripada daerah studi umum
(pemetaan geologi permukaan), yaitu pada koordinat 10734’00” - 10737’00”
32
BT dan 06 47’00” -
0649’00” LS. Secara geografis terletak di daerah G.
Tangkuban Parahu dan sekitarnya yang meliputi dua kecamatan, yaitu
Parongpong dan Ngamprah, Kabupaten Bandung, Provinsi Jawa Barat (Tabel 4.1
dan Gambar 4.1)
Gambar 4.1 Lokasi mata air panas pada daerah penelitian
Foto 4.1 Foto mata air panas pada daerah Kancah (KCH)
33
Tabel 4.1 Karakteristik mata air panas di daerah penelitian
Lokasi
Cimanggu-1
Cimanggu-2
Kancah
No Sampel
CMG-1
CMG-2
KCH
S
60 49' 06.4"
60 49' 10.6"
60 47' 56.5"
E
1070 30' 06.3"
1070 29' 59.8"
1070 35' 31.1"
toC
34,9
35,2
33,7
pH
7,2
7,04
3,32
pH(Lab,250)
7,22
7,64
2,8
458
683
1737
101
133,33
384
Konduktivitas (MeV)
24,8
22,5
221
Debit Perkiraan (L/detik)
-
-
7
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
ditampung pada
berupa rembesan
mengalir, jernih,
bak dengan
yang mengalir ke
Bau belerang
dimensi 4 x 3 m2,
sungai. Terdapat
tajam, endapan
kedalaman 1 m.
gelembung gas,
berwarna putih
Terdapat
jernih, tidak ada
kekuningan pada
gelembung gas,
endapan di
batuan dinding
jernih, tidak ada
permukaan.
kolam bercampur
Koordinat
Daya Hantar Listrik
(DHL, uS/cm)
Kesadahan
(CaCO3, mg/L)
Catatan
endapan di
dengan organik.
permukaan.
34
4.4.2 Manifestasi Permukaan
Kegiatan yang dilakukan berupa pengamatan manifestasi, perekaman data,
pengambilan sampel air untuk selanjutnya dianalisis kimia airnya.
Hasil yang didapatkan dari pengamatan di lapangan terdapat 3 manifestasi panasbumi
yang diidentifikasi dari daerah penelitian, terdiri dari dua mata air panas yang berada di
Cimangu-1 dan Cimangu-2, dan satu mata air panas asam berada pada daerah Kancah (tabel
4.1).
Di sekitar mata air panas Kancah dijumpai endapan tipis di permukaan. Pola XRD
dari endapan permukaan pada daerah Kancah menunjukan endapan permukaan didominasi
oleh mineral kristobalit dan goetit. Hasil analisis XRD dilampirkan pada Lampiran C.
Kristobalit (SiO2) lebih sering terbentuk pada kondisi asam, kristobalit pada umumnya
berasosiasi dengan kuarsa, alunit, sulfur (Kingston Morrison Ltd, 1995). Goetit
(FeO(OH).nH2O) terbentuk pada lingkungan oksidasi dan berasosiasi dengan percampuran
oksida besi (Kingston Morrison Ltd, 1995).
4.4.3 Karakteristik Umum Air Panas
Secara umum, air panas di daerah penelitian mempunyai temperatur yang hangat,
yaitu 33 hingga 35°C, dengan pH 2,8 hingga 7,64 (Tabel 4.1). Konduktivitas terukur
langsung di lapangan berkisar antara 22,5 hingga 221 MeV. Hasil analisis kimia pada Tabel
4.1 menunjukan, bahwa nilai kesadahan (CaCO3) air panas berkisar antara 101 - 384 mg/L.
4.4.4 Kimia Air Panas
Analisis kimia dilakukan terhadap tiga sampel air panas. Analisis dilakukan untuk
mengetahui pH air pada suhu 25°C, Daya Hantar Listrik (DHL), nilai kesadahan (CaCO3),
dan 16 unsur yang meliputi anion utama Cl-, SO42- dan HCO3-, dan kation seperti Ca2+, Na+,
K+ dan Mg2+. Analisis juga dilakukan terhadap unsur-unsur netral, seperti SiO2, NH3, dan F,
serta unsur kontaminan yang umum dijumpai pada sistem panasbumi, seperti As3+ dan B.
Analisis kimia dilakukan di Laboratorium Kimia Air Teknik Lingkungan ITB, Bandung dan
hasil analisis kimia dilampirkan pada Lampiran B dan Tabel 4.2.
35
Tabel 4.2 Hasil analisis kimia air panas daerah G. Tangkuban Parahu
Konsentrasi (mg/L)
No.
Sampel
Fe+
B
F
Ca2+
Mg2+
Cl-
Mn+
Na+
K+
NH3
SO42-
HCO3-
H+
CO2
SiO2
As3+
Li+
CMG-1
0,26
0,15
0,28
24,54
9,67
9,67
< 0,07
62,13
13,54
0,288
< 0,5
268,42
-
2,6
6,95
0,0046
0,284
CMG-2
1,03
0,174
0,22
28,63
15,04
35,24
< 0,07
78,99
14,96
0,264
< 0,5
320,23
-
3,47
5,64
0,0037
0,217
KCH
4,22
0,19
1.579
49,08
63,5
249,7
1,67
105,6
58,04
1.511
471
-
2,44
64,14
4,89
0,0027
0,751
36
• Kesetimbangan Ion
Sebelum melakukan pengolahan data, harus diketahui kualitas datanya terlebih dahulu
sehingga dapat terjamin kelayakannya untuk diinterpretasikan lebih lanjut. Kualitas data
dapat diketahui dengan metoda kesetimbangan ion, yaitu metoda yang ditujukan untuk
mengetahui tingkat keseimbangan antara kation dengan anion yang ada pada sampel air
panas. Data dikatakan baik apabila nilai kesetimbangan antara kation dengan anion tidak
lebih dari 5% (Nicholson, 1993). Perhitungan keseimbangan ion dilakukan dengan
mengkonversikan konsentrasi dari unsur kimia yang ada pada data air panas dari ml/l ke meq
(milliequivalents) dengan menggunakan persamaan berikut:
Anion/Kation (meq) = ( konsentrasi (mg/L) / massa atom ) x bilangan oksidasi unsur
Setelah mengubah satuan mg/L ke meq, berikutnya data tersebut diformulasikan ke
dalam persamaan keseimbangan ion di bawah ini (Nicholson, 1993)
Σ anion (meq) = Σ kation (meq)
Σ anion (meq)/ Σ kation (meq)
[2(Σ anion – Σ kation) / (Σ anion +Σ kation)]
Netral : SiO2, NH3, As, B, gas Nobel
Kation : Na+, K+, Li+, Ca+2, Mg+2, Rb+, Cs+, Mn+, Fe+
Anion : Cl-, HCO3-, SO4-2, F-, Br -, I –
Tabel 4.3 Analisis kesetimbangan ion
Lokasi
No.
Sampel
Anion
Kation
Kesetimbangan
Ion (%)
Cimanggu-1
CMG-1
4,68
5,07
3,96
Cimanggu-2
CMG-2
6,25
6,48
1,82
Kancah
KCH
16,85
13,75
10,13
Analisis kimia pada tabel 4.3 menunjukan, bahwa air panas di daerah penelitian
mempunyai kesetimbangan ion antara 1,82 hingga 10,13%. Analisis kimia air panas pada
daerah Cimanggu mempunyai kesetimbangan ion kurang dari 5%; analisis ini dapat
37
dikatakan layak. Namun, tidak berarti, bahwa hasil analisis air panas lain yang mempunyai
kesetimbangan ion di atas 5% tidak layak digunakan dalam interpretasi; kesetimbangan ion
yang tinggi dipengaruhi juga oleh tipe dan proses yang dialami air panas (Nicholson, 1993).
Nilai kesetimbangan ion di atas 5% diperkirakan akibat adanya interaksi antara air meteorik
di permukaan dengan batuan di sekitarnya.
4.4.5 Tipe Air Panas
Tipe air panas ditentukan berdasarkan kandungan relatif anion Cl, SO4, dan HCO3
seperti pada Gambar 4.2. Di daerah penelitian, hanya air panas Cimanggu-1 dan Cimanggu-2
yang merupakan air panas bikarbonat (HCO3), sedangkan air panas Kancah merupakan air
panas sulfat-klorida.
Air bikarbonat yang terdapat di mata air panas Cimanggu menandakan terbentuk pada
kondisi daerah yang dangkal, air tersebut terbentuk akibat absorbsi gas CO2 serta kondensasi
uap air ke dalam air tanah (steam heated water). Sedangkan mata air panas Kancah
merupakan air campuran sulfat klorida diduga berasal dari campuran kondensasi gas volkanik
dekat permukaan dengan air meteorik.
Cl
e
De
CMG-1
3
CO
-H
Cl
te
rs
te
wa
xe
d
KCH
lu
Di
Mi
rs
at e
lw
Cl
-S
O
co 4 w
nd wate
en
r
sa s / V
te
s olc a
nnic
pC
SO
SO44
CMG-2
Steam-heated wat
wate
ers
rs / steam condensa
condensate
tess
HCO33
Gambar 4.2 Kandungan relatif Cl-SO4-HCO3 daerah penelitian
38
4.4.6 Geotermometer
Geotermometer Na-K-Mg digunakan untuk menghitung temperatur reservoir pada
daerah penelitian, karena geotermometer ini baik digunakan pada sampel air panas yang tidak
baik dan dapat menafsirkan suhu reservoir yang lebih rendah.
Perhitungan geotermometer Na-K menggunakan rumus:
TNa-K (oC) Giggenbach (1988) op.cit. Nicholson (1993) = (1390/(log (Na/K)+1,75))-273
Perhitungan geotermometer K-Mg menggunakan rumus:
TK-Mg (oC) Giggenbach (1988) op.cit. Nicholson (1993) = (4410/(14-log(K/ √Mg))-273
Berdasarkan perbandingan kandungan relatif Na-K-Mg (Gambar 4.3) semua mata air
panas di daerah penelitian tergolong sebagai air yang tidak mengalami kesetimbangan
(immature water). Air panas yang digunakan sebagai geotermometer adalah air panas si
daerah Cimanggu-1 dan Cimanggu-2, karena pada mata air tersebut memilki pH netral dan
kesetimbangan ion di bawah 5%.
Na/400
CMG-1
CMG-2
KCH
t K-Mg
Full equilibrium
o
o
10 0
80o
t K-Na
60 o
0
12
40
o
0
14
o
Partial equilibrium
18
0
o
0
16
Immature water
K/10
Mg
Gambar 4.3 Perbandingan kandungan relatif Na - K - Mg mata air panas di daerah penelitian
yang berasal dari hasil perhitungan geotermometer K-Na dan K-Mg (Giggenbach, 1988
op.cit. Nicholson, 1993)
39
Tabel 4.4 Geotermometer tNa-K dan tK-Mg
No Sampel
TNa-K (oC)
TK-Mg (oC)
CMG-1
303
73,64
CMG-2
289
70,80
Berdasarkan perhitungan geotermometer Na-K-Mg, temperatur bawah permukaan
yang berhubungan dengan reservoir diperkirakan berkisar 280-300 0C. Proses kondensasi di
dekat permukaan diperkirakan terjadi pada temperatur 70-80 0C, seperti yang ditunjukan oleh
geotermometer K-Mg.
4.5 Resume
Berdasarkan pengolahan data geokimia air panas pada tiga lokasi mata air panas yang
diidentifikasi pada daerah penelitian, yaitu: Kancah, Cimanggu-1, Cimanggu-2, didapatkan
kesimpulan sebagai berikut :
 Secara umum memiliki temperatur hangat berkisar 33-35 0C, dengan pH 3-7
 Manifestasi permukaan pada Cimanggu-1 dan Cimanggu-2 berupa mata air panas,
sedangkan Kancah berupa mata air panas asam.
 Pola XRD endapan permukaan pada daerah Kancah menunjukan, bahwa endapan
permukaan didominasi oleh mineral kristobalit dan goetit.
 Berdasarkan tipe air panas :
 Cimanggu-1
: air bikarbonat
 Cimanggu-2
: air bikarbonat
 Kancah
: air sulfat-klorida
 Berdasarkan perhitungan geotermometer Na-K-Mg, temperatur bawah permukaan
yang berhubungan dengan reservoir diperkirakan berkisar 280-300 0C. Sedangkan
temperatur pada saat proses kondensasi uap di dekat permukaan diperkirakan berkisar
70-80 0C.
40