Analisis Nilai Tahanan Jenis Berdasarkan Pemodelan 2D

perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Metode Magnetotellurik
Metode Magnetotellurik (MT) merupakan metode geofisika pasif yang
memanfaatkan perubahan medan magnet (Hx, Hy, dan Hz) dan medan listrik (Ex
dan Ey) bumi yang menjalar secara ortoghonal di permukaan bumi untuk
memetakan tahanan jenis batuan di bawah permukaan dari puluhan meter hingga
ratusan kilometer (Simpson, 2005). Sumber elektromagnetik bumi berasal dari
dalam bumi dan luar bumi. Sumber elektromagnetik yang berasal dari dalam bumi
berasal dari aktivitas arus konveksi terhadap inti bumi maupun mantel bumi dan
kerak bumi. Sedangkan sumber elektromagnetik yang berasal dari luar bumi berasal
dari interaksi solar wind dengan lapisan magnetosfer dan petir yang terdapat pada
lapisan ionosfer. Pada metode MT sumber elektromagnetik yang digunakan hanya
sumber dari luar bumi dikarenakan variasi sumber elektromagnetik di dalam bumi
sangatlah kecil. Interaksi solar wind dengan lapiasan magnetosfer menghasilkan
medan elektromagnetik yang berfrekuensi kurang dari 1 Hz sedangkan gelombang
elektromagnetik yang dihasilkan oleh petir yang terdapat di lapisan ionosfer
berfrekuensi lebih dari 1 Hz (Naidu, 2012).
Secara sederhana penjalaran gelombang elektromangetik yang menjadi
konsep dasar dari metode MT dapat diilustrasikan seperti Gambar 2.1 dimana arus
alami dari bumi yang ditangkap oleh transmiter (T) membangkitkan medan magnet
primer maka timbulah gelombang elektromagnetik (EM) di permukaan bumi,
dikarenakan sumber yang digunakan fluktuatif sehingga timbulah fluks magnet.
Jika terdapat ore body di bawah permukaan, maka akan terjadi proses induksi
sehingga timbul arus listrik yang di sebut eddy current. Arus eddy tersebut akan
membangkitkan medan elektromagnetik sekunder yang nantinya akan diterima oleh
reciver (R) (Wachisbu, 2015).
commit to user
4
5
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Primary magnetic field
R
T
Surface
Secondary
magnetic flied
Induced electric
currents
Ore Body
Gambar 2 1. Konsep gelombang elektromagnetik (Unsworth, 2006)
2.1.1. Konsep Dasar Metode Magnetotellurik
Perilaku
gelombang
elektromangetik
yang
menjadi
dasar
metode
Magnetotellurik dideskripsikan oleh persamaan Maxwell yang merupakan
gabungan dari beberapa hukum kemagnetan dan kelistrikan.
̅
𝜕𝐵
∇̅ 𝑥 𝐸̅ = − 𝜕𝑡
(2.1)
̅. 𝐵̅ = 0
∇
(2.2)
̅. 𝐷
̅=𝑞
∇
(2.3)
̅𝑥𝐻
̅=𝐽+
∇
̅
𝜕𝐷
𝜕𝑡
(2.4)
̅ adalah
Dimana 𝐸̅ adalah medan listrik (V 𝑚−1 ), 𝐵̅ adalah induksi magnetik (T), 𝐻
̅ adalah pergeseran listrik (C 𝑚−2 ), J adalah rapat arus
medan magnet (A 𝑚−1 ), 𝐷
listrik (A 𝑚−2) dan q adalah rapat muatan listrik (C 𝑚−3 ).
Persamaan (2.1) adalah hukum Faraday yang mendiskripsikan bahwa
sirkulasi medan listrik yang timbul di sekitar loop tertutup dikarenakan adanya
commit
to user
perubahan induksi magnetik terhadap
waktu
yang menembus loop tertutup tersebut
6
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
dimana arah gaya gerak listrik berlawanan dengan variasi induksi magnet yang
menyebabkanya. Persamaan (2.2) menyatakan tidak terdapat muatan magnetik
bebas atau monopol. Persamaan (2.3) merupakan hukum Gauss yang menyatakan
besar fluks elektrik pada suatu ruang sebanding dengan muatan total yang terdapat
pada ruangan tersebut. Persamaan (2.4) merupakan hukum Ampere yang
mendiskripsikan tentang timbulnya sirkulasi medan magnet karena fluks total arus
listrik yang disebabkan oleh arus konduktif dan arus perpindahan, dengan asumsi
variasi waktu pergeseran listrik dapat diabaikan. Untuk khasus medium homogen
isotropis berlaku hubungan :
̅
𝐵̅ = 𝜇𝐻
(2.5)
̅ = 𝜀𝐸̅
𝐷
(2.6)
𝐸̅
J = 𝜎 𝐸̅ = 𝜌
(2.7)
Persamaan Maxwell yang digunakan pada metode magnetotellurik
menerapkan asumsi bahwa gelombang elektromagnetik yang menjalar merupakan
gelombang bidang, bumi tidak membangkitkan gelombang elektromagnetik tetapi
hanya menyerap atau menghamburkan sebagian gelombang elektromagnetik, tidak
ada akumulasi muatan bebas di dalam bumi berlapis dan bumi bersifat konduktif
(Simpson & Bahr, 2005). Pada studi MT dimana 𝜀 adalah permitivitas listrik dan 𝜇
permeabilitas magnetik dapat diabaikan apabila dibandingkan dengan variasi
konduktivitas batuan atau material (𝜎), 𝜌 adalah tahanan jenis (Ω m). Besar
permitivitas listrik dan permeabilitas magnetik pada ruang hampa adalah 𝜀ₒ =
8,85 𝑥 10−12 𝐹 𝑚−1 dan 𝜇ₒ = 1,2566 𝑥 10−6 𝐻 𝑚 −1 . Dengan menerapkan asumsi
diatas maka persamaan Maxwell dapat dituliskan menjadi
̅
𝜕𝐵
∇̅ 𝑥 𝐸̅ = − 𝜕𝑡
(2.8)
̅. 𝐵̅ = 0
∇
(2.9)
̅. 𝐸̅ = 0
∇
commit to user
(2.10)
7
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
̅
̅ 𝑥 𝐵̅ = 𝜇𝜎𝐸̅ + 𝜇𝜀 𝜕𝐸
∇
𝜕𝑡
(2.11)
dengan melakukan operasi curl pada persamaan (2.8) dan mensubtitusi persamaan
(2.11) di dapatkan persamaan
̅
𝜕𝐵
∇̅ 𝑥(∇̅ 𝑥 𝐸̅ ) = ∇̅ 𝑥(− 𝜕𝑡 )
𝜕
∇̅ 𝑥(∇̅ 𝑥 𝐸̅ ) = − 𝜕𝑡 (∇̅ 𝑥𝐵̅)
̅
𝜕
𝜕𝐸
∇̅ 𝑥(∇̅ 𝑥 𝐸̅ ) = − 𝜕𝑡 (𝜇𝜎𝐸̅ + 𝜇𝜀 𝜕𝑡 )
(2.12)
dengan menggunakan vektor identitas
̅( ∇
̅. 𝐸̅ ) − ∇
̅2 𝐸̅
∇̅ 𝑥(∇̅ 𝑥 𝐸̅ ) = ∇
maka persamaan (2.12) menjadi
̅
̅( ∇
̅. 𝐸̅) − ∇
̅2 𝐸̅ = − 𝜕 (𝜇𝜎𝐸̅ + 𝜇𝜀 𝜕𝐸)
∇
𝜕𝑡
𝜕𝑡
̅. 𝐸̅ = 0, didapatkan persamaan
dengan asumsi tidak ada arus di dalam bumi ∇
gelombang
̅2 𝐸̅ = 𝜇(𝜎 𝜕𝐸̅ + 𝜀 𝜕2̅̅̅2𝐸̅̅ )
∇
𝜕𝑡
𝜕𝑡
(2.13)
Bumi diasumsikan sebagai lingkungan yang kondusif maka arus konduksi lebih
mendominasi sehingga efek arus perpindahan dapat diabaikan, sehingga didapatkan
persamaan
̅2 𝐸̅ − 𝜇𝜎 𝜕𝐸̅ = 0
∇
𝜕𝑡
(2.14)
Bumi dapat diinterpretasikan sebagai lingkungan kondusif sehingga persamaan
(2.14) yang merupakan persamaan difusi dapat digunakan dalam menganalisis data
MT. Solusi umum untuk persamaan gelomban datar dengan frekuensi anguler 𝜔
yang mejalar ke arah z adalah
𝐸̅ = 𝐸̅ ₒ𝑒 −𝑖𝜔𝑡+𝑘𝑧
commit to user
(2.15)
8
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Subtitusi persamaan (2.15) ke dalam persamaan (2.14) didapatkan persamaan
̅2 𝐸̅ − 𝜇𝜎 𝜕(𝐸̅ₒ𝑒−𝑖𝜔𝑡+𝑘𝑧) = 0
∇
𝜕𝑡
̅2 𝐸̅ − 𝜇𝜎 (𝑖𝜔𝐸̅ ) = 0
∇
̅2 + (−𝜇𝜎 𝑖𝜔))𝐸̅ = 0
(∇
(2.16)
Persamaan 2.16 dapat dituliskan menjadi
̅2 + 𝑘 2 )𝐸̅ = 0
(∇
Sehingga didapatkan pesamaan 𝑘 yang merupakan bilangan gelombang kompleks
𝑘 = −𝜇𝜎 𝑖𝜔
Penyelesaian 𝑘 ditunjukan pada persamaan
𝜇𝜎𝜔
𝑘 = ±(1 − 𝑖)√
(2.17)
2
Sehingga perambatan medan magnet bumi dapat dituliskan seperti berikut
𝜇𝜎𝜔
𝑧
2
𝑖√
𝐸̅ = 𝐸̅ ₒ𝑒 −𝑖𝜔𝑡 𝑒
𝑒
𝜇𝜎𝜔
𝑧
2
−√
(2.18)
Skin depth (𝛿) didefinisikan sebagai jarak kuat medan lisrik yang mengalami
peluruhan oleh 1/e dari kekuatan medan asal, dimana dirumuskan
𝑒 −1 = 𝑒
𝜇𝜎𝜔
𝛿
2
√
1
Dimana 𝜇 = 𝜇ₒ , 𝜎 = 𝜌 dan 𝜔 = 2𝜋𝑓 sehingga didapatkan persamaan
2
𝛿 = √𝜇𝜎𝜔
𝜌
𝛿 = 503√𝑓
(2.19)
commit to user
9
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Pada persamaan (2.19) dimana frekuensi berbading terbalik dengan skin depth hal
ini dapat diartikan semakin besar periode atau waktu perekaman data maka semakin
besar penetrasi yang didapatkan. Solusi umum untuk kuat medan magnet pada
gelombang elektromagnet dapat ditulis
̅=𝐻
̅ ₒ𝑒 −𝑖𝜔𝑡
𝐻
(2.20)
dengan mansubtitusikan persamaan (2.20) kedalam persamaan (2.1) sehingga
didapatan persamaan
̅= 1 ∇
̅𝑥𝐸̅
𝐻
𝑖𝜔𝜇ₒ
(2.21)
Komparasi antara medan magnet dan medan listrik yang saling tega lurus dituliskan
𝐸̅𝑥 = 𝐸̅ ₒ 𝑒 −𝑘𝑧 𝑒 −𝑖𝜔𝑡
(2.22)
̅𝑦 = 1 𝐸̅ ₒ 𝑒 −𝑘𝑧 𝑒 −𝑖𝜔𝑡
𝐻
𝑖𝜔𝜇ₒ
(2.23)
Untuk menjelaskan informasi tentang tahanan jenis struktur bumi dari pengukuran
di permukaan (z = 0), rasio dari pengukuran tegak lurus medan listrik dan medan
magnet didefinisikan sebagai impedansi yang dirumuskan
𝑍𝑥𝑦 =
𝐸̅𝑥
̅𝑦
𝐻
=
(𝑖−1)
√2
√𝜔𝜇𝑜 𝜌
(2.24)
dari persamaan (2.24) diatas didapatkan persamaan tahanan jenis semu sebagai
berikut
𝜌𝑥𝑦 =
1
𝐸̅
2
| ̅𝑥 |
(2.25)
𝜔𝜇𝑜 𝐻𝑦
dengan fase
𝜑𝑥𝑦 = 𝑡𝑎𝑛−1 (𝑍𝑥𝑦 ) (Xiao, 2004) (Unsworth, 2006).
commit to user
10
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
2.1.2.Magnetotellurik 2-Dimensi
Pada umumnya data Magnetotellurik (MT) berupa kurva sounding tahanan
jenis semu terhadap frekuensi dan kurva fasa terhadap frekuensi. Pemodelan data
MT 2D nilai tahanan jenis bervariasi dalam arah horizontal sesuai lintasan
pengukuran dan arah vertikal atau kedalaman. Jika bumi dipandang sebagai 2D,
berlaku Zxx = Zyy = 0 dan Zyx ≠ Zxy maka tensor impedansi yang berisi arah dan
dimensi pada kasus 2D dituliskan
0
𝐸̅
[ ̅𝑥 ] = [
𝑍𝑦𝑥
𝐸𝑦
̅
𝑍𝑥𝑦 𝐻
] [ ̅𝑥 ]
0 𝐻𝑦
(2.26)
dimana,
𝑍𝑥𝑦 =
𝐸̅𝑥
̅𝑦
𝐻
(2.27)
𝑍𝑥𝑦 =
𝐸̅𝑦
̅𝑥
𝐻
(2.28)
Untuk kasus 2-D, medan magnet dan medan listrik saling tegak lurus dimana
terdapat salah satu medan yang sejajar struktur utama (strike) yang diasumsikan
sebagai sumbu x. Medan yang sejajar strike akan menginduksi medan satunya yang
tegak lurus strike ke arah horizontal (sumbu y) dan vertikal (sumbu z). Kondisi ini
diistilahkan dalam dua mode yaitu mode Transverse Electric/E-polarization (TE)
dan mode Transverse Magnetic/B-polarization (TM) (Simpson & Bahr, 2005).
Pada persamaan (2.27) diatas merupakan persamaan impedansi untuk mode TE,
mode TE merupakan kondisi dimana medan litrik mengalami polarisasi ke arah
strike sehingga medan magnet berada pada sumbu y dan sumbu z. Sedangkan untuk
mode TM merupakan kondisi dimana medan magnet mengalami polarisasi ke arah
strike sehingga mendan listrik berada pada sumbu y dan sumbu z, dengan impedansi
seperti pada persamaan (2.28). Dari kedua komponen impedansi diatas,
didefinisikan tahanan jenis semu dan fase dengan persamaan sebagai berikut :
𝜌𝑥𝑦 =
1
𝐸̅
2
| ̅𝑥 | dengan 𝜑𝑥𝑦 = 𝑡𝑎𝑛−1 (𝑍𝑥𝑦 )
𝜔𝜇𝑜 𝐻
𝑦
commit to user
(2.29)
11
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
2
𝐸̅
1
𝑦
𝜌𝑦𝑥 = 𝜔𝜇 |𝐻̅ | dengan 𝜑𝑥𝑦 = 𝑡𝑎𝑛−1 (𝑍𝑦𝑥 )
𝑜
𝑥
(2.30)
diamana 𝜌𝑥𝑦 dan 𝜑𝑥𝑦 adalah tahanan jenis semu dan fase pada mode TE, sedangkan
𝜌𝑦𝑥 dan 𝜑𝑥𝑦 adalah resistifitas-semu dan fase pada mode TM. Untuk memudahkan
komputasi, penentuan strike menjadi sangat perlu agar memudahkan dalam
pengolahan data pada pemodelan MT 2-D dengan mode TE dan TM. Pada
pengukuran dilakukan dengan memilih koordinat yang sejajar atau tegak lurus
strike tetapi hal ini sulit dilakukan saat pengukuran sehingga dalam pengolahan data
dapat dilakukan rotasi data agar sejajar dengan strike (Xiao,2004) (Unsworth,
2006).
2.2. Static Shift
Static Shift atau pergeseran statis adalah pergeseran kurva MT dalam mode
TE maupun TM dari posisi sebenarnya. Fenomena pergeseran statis ini dikarenakan
adanya heterogenitas dekat permukaan dan efek dari topografi. Heteregonitas pada
suatu lapisan yang tidak homogen menyebabkan medan listrik terakumulasi pada
batas lapisan tersebut (Grandis, 1996). Medan listrik yang dihasilkan pada batas
lapisan resistif akan berkurang sehingga nilai impedansi dan nilai tahanan jenis
yang terukur berkuran pada bagian yang resistif. Hal ini mempengaruhi semua
frekuensi pada titik-titik pengukuran, dampaknya kurva tahanan jenis sounding
akan tergeser ke atas jika melewati lapisan resistif dan akan tergeser ke bawah jika
melewati lapisan konduktif. Pada umumnya daerah prospek panas bumi di
Indonesia memiliki kondisi topografi dengan tingkat ketinggian yang beragam,
dimana semakin besar perbedaan ketinggian maka semakin besar pula pergeseran
statif yang terjadi.
Efek pergeseran statis dapat menyebabkan kesalahan dalam pemodelan.
Sehingga dibutuhkan cara mereduksi pergeseran statif agar didapatkan pemodelan
yang benar yang nantinya dapat diinterpretasi dengan semestinya. Salah satu cara
commit todata
usermetode geofisika yang lain yaitu
mereduksi pergeseran statis mengunakan
perpustakaan.uns.ac.id
12
digilib.uns.ac.id
menggunakan Time Domain Electromagnetic (TDEM). TDEM merupakan salah
satu metode geofisika aktif yang memanfaatkan induksi elektromagnetik untuk
menentukan struktur tahanan jenis bawah permukaan dangkal. Hasil metode TDEM
yang berupa kurva tahanan jenis semu yang nantinya berfungsi untuk koreksi statik
kurva MT. Metode TDEM digunakan karena TDEM mengukur medan magnet
sekunder, relatif tidak terpengaruh oleh anomali permukaan lokal dan juga tidak
dipengaruhi oleh kondisi topografi di permukaan. Selain itu, data yang dihasilkan
dengan metode TDEM memiliki resolusi tinggi untuk struktur tahanan jenis
dangkal berkisar (50-500) m di bawah permukaan sedangkan data MT tidak dapat
melihat zona dangkal sedetail TDEM. Sehingga TDEM sangat efektif untuk
mengoreksi pergeseran statis dalam metode magnetotelurik. Biasanya survey
TDEM dilakukan dilokasi yang sama setelah dilakukanya survey MT. Mereduksi
pergeseran statis dengan data TDEM digunakan teknik static stripping yaitu sebuah
teknik memindahkan kurva hasil MT yang nantinya akan dicocokan dengan kurva
hasil TDEM pada frekuensi tinggi. Dalam praktiknya metode static stripping yaitu
memilih suatu titik di akhir frekuensi tinggi dari kurva tahanan jenis semu MT yang
nantinya akan dicocokan dengan kurva TDEM pada frekuensi yang sama, lalu
kurva MT diseret ke posisi baru dan dikalikan dengan skala dari nilai yang baru
(Irfan, 2010).
2.3. Sistem Panas Bumi
Sistem panas bumi terdiri dari beberapa elemen penting yaitu sumber panas,
reservoir, batuan impermeabel dan fluida. Pada sistem panas bumi dipermukaan
terdapat zona resapan dan zona lepasan. Salah satu sumber panas bumi (heat
source) berasal dari magma yang natinnya akan memanaskan batuan disekitarnnya
(conductive heat). Struktur seperti rekahan maupun patahan akan menyebabakan
air dipermukaan masuk ke dalam pori-pori batuan, tempat air permukaan masuk
disebut zona resapan (recharge area). Air akan masuk sampai pada batuan yang
terpanaskan (conductive heat) sehingga menyebabkan aliran konveksi fluida
commit dan
to user
hydrothermal. Bertambahnya temperatur
tekanan fluida hydrothermal tersebut
13
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
akan menyebabkan fluida bergerak ke atas ke tempat dengan tekanan yang lebih
rendah dimana sebagian fluida terperangkap dibawah batuan impermeable dan
sebagian berhasil bergerak ke permukaan melewati suatu rekahan atau patahan.
Berikut Gambar 2.2 ilustrasi sistem panas bumi.
Discharge Area
(manifestasi)
Recharge Area
Impermeable Cap rock
Recharge Area
Reservoir
Conductive Heat
Heat Source
Gambar 2.2. Ilustrasi sistem panas bumi (Saputra, 2014)
Sebagian
fluida
hydrothermal
yang
terperangkap
dibawah
batuan
impermeable akan mengalami akumulasi panas, dimana tempat terakumulasi fluida
hydrothermal tersebut disebut reservoir (Suparno, 2009). Proses akumulasi panas
yang mengakibatkan batuan diatasnya mengalami perubahan struktur dan sifat
batuan menjadi impermeable. Proses perubahan tersebut disebut sebagai proses
alterasi yang menghasilkan mineral alterasi pada sistem panas bumi berfungsi
sebagai batuan penudung (cap rock) untuk menjaga proses akumulasi panas di
reservoir. Zona lepasan (discharge area) merupakan daerah dimana fluida naik
keluar dari bawah permukaan. Fluida hydrothermal yang keluar permukaan
dianggap sebagai manifestasi yang merupakan petunjuk awal adanya sistem panas
bumi dibawah permukaan. Panas bumi memiliki berbagai bentuk dan karakteristik
manifestasi yang beragam, hal ini
dikarenakan
commit
to user keanekaragam batuan, intensitas
14
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
panas serta jenis dan kandungan kimia dalam fluida yang terdapat pada daerah
panas bumi tersebut (Saptaji, 2009). Jenis-jenis manifestasi dapat berupa mata air
panas, fumarol, silika sinter, geyser, dan kubangan lumpur panas (mud pools) yang
diilustrasikan pada Gambar 2.3.
a
c
b
d
Gambar 2.3. Manifestasi permukaan (a) mata air panas (b) silika sinter (c) geyser
dan (d) kubangan lumpur panas (mud pools) (Saptaji, 2009).
2.3.1.Sistem Panas Bumi di Indonesia
Posisi Indonesia yang terletak pada zona penunjaman (subduksi) antar
lempeng besar yaitu Lempeng Eurasia, Lempeng Indo-Australia dan Lempeng
Pasifik menghasilkan proses peleburan magma dalam bentuk partial melting batuan
dimana magma akan mengalami diferensiasi pada perjalanan ke permukaan, proses
tersebut membentuk kantong-kantong magma yang berperan dalam pembentukan
jalur gunung api atau lebih dikenal sebagai ring of fire. Munculnya rentetan gunung
api di sebagian wilayah di Indonesia beserta aktivitas tektoniknya dijadikan
konseptual pembentuk sistem panas bumi Indonesia (Kasbani, 2009).
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
15
digilib.uns.ac.id
Tumbukan antar lempeng Eurasia di sebelah Utara dan lempeng IndoAustralia di sebelah Selatan menghasilkan zona penunjaman di kedalaman ±100
km dibawah Pulau Sumatra dan 160-210 km di bawah Pulau Jawa-Nusatenggara.
Hal ini menyebabkan proses magmatis di Pulau Sumatra lebih dangkal
dibandingkan Pulau Jawa-Nusatenggara. Oleh karena itu, reservoir panas bumi di
Pulau Jawa-Nusatenggara umumnya lebih dalam dan menempati batuan vulkanik,
sedangkan reservoir di Pulau Sumatra terdapat dibatuan sedimen dan terletak pada
kedalaman yang lebih dangkal (Saptaji, 2009).
Sistem panas bumi di Indonesia dapat diklasifikasikan menjadi 3 jenis
berdasarkan asosiasi tatanan geologinya yaitu vulkanik, vulkano-tektonik dan Nonvulkanik. Sistem panas bumi vulkanik adalah sistem panas bumi yang berasosiasi
dengan gunung api kuarter, biasanya terletak pada busur vulkanik kuarter yang
memanjang dari Sumatra, Jawa, Bali, Nusatenggara dan sebagian Sulawesi Utara
serta Maluku. Secara umum, sistem panas bumi ini memiliki reservoir bersuhu
tinggi berkisar 250 – 370 ℃ dengan kedalaman ±1,5 km. Daerah vulkanik aktif
biasanya mamiliki umur batuan yang relatif muda dengan kondisi temperatur yang
sangat tinggi, kandungan gas magmatik besar, dan memiliki ruang antar batuan
yang relatif kecil dikarenakan aktivitas tektonik belum dominan dalam membentuk
rekahan yang intensif sebagai batuan reservoir. Sedangkan pada daerah vulkanik
tidak aktif biasanya memiliki umur batuan yang relatif lebih tua dan telah
mengalami aktivitas tektonik yang cukup kuat sehingga membentuk permeabilitas
batuan yang intensif, pada kondisi tersebut biasanya terbentuk temperatur
menengah – tinggi dengan konsentrasi gas magmatik yang lebih sedikit.
Sistem vulkanik dapat diklasifikasikan menjadi beberapa tipe yaitu sistem
komplek gunung api jika daerah tersebut terdiri dari beberapa gunung api seperti
Gunung Salak, sistem kaldera jika terbentuk kaldera seperti pada daerah Kamojang,
dan sitem tubuh gunung api strato jika hanya terdiri dari satu gunung api utama
seperti Gunung Lawu. Sistem komplek gunung api dan sistem kaldera
dimungkinkan memiliki potensi yang jauh lebih besar dibandingkan sistem tubuh
to user proses geologi yang panjang.
gunung api tunggal dikarenkan commit
telah menglami
16
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Sistem panas bumi vulkano-tektonik merupakan sistem yang berasosiasi antara
struktur krucut vulkanik dan garben yang biasanya ditemukan di sesar Sumatra
yaitu Sesar Semangko. Sistem panas bumi Non vulkanik merupakan sistem panas
bumi yang tidak berhubungan langsung dengan vulkanisme dan umumnya terletak
di luar jalur vulkanik sepertihalnya di daerah Kepulauan Maluku (Kasbani,2009).
2.4. Karakteristik Tahanan Jenis Batuan di Daerah Panas Bumi
Tahanan jenis merupakan salah satu variabel parameter fisika yang dapat
mengetahui sifat suatu bahan dan telah terbukti menjadi parameter geofisika yang
sering digunakan untuk mencari sumber daya panas bumi. Secara umum,
penggambaran sistem dan nilai resisitivitas komponen panas bumi diilustrasikan
pada Gambar 2.4. (Jhonston, 1992).
< 10 Ωm
SMECTITE
CLAY CAP
RESERVOIR
(PROPYLLITIC)
10-60 Ωm
Gambar 2.4. Skema komponen sistem panas bumi ( Jhonston, 1992)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
17
digilib.uns.ac.id
Sistem panas bumi terdiri dari cap rock dengan resistifitas berkisar >10 Ωm,
reservoir dengan niali tahanan jenis berkisar 10-60 Ωm dan heat source dengan
resistifitas paling tinggi pada sistem, tetapi pada tiap sistem panas bumi memiliki
komponen penyusun dengan nilai tahanan jenis yang beragam tergantung dengan
litologi daerah tersebut dan beberapa faktor yang saling berkaitan menentukan nilai
tahah jenis batuan.
Beberapa faktor yang mempengaruhi nilai tahanan jenis antara lain porositas,
salinitas, temperature, dan mineral clay. Porositas merupakan perbandingan antara
volume pori batuan terhadap volume batuan tersebut dimana faktor porositas erat
hubunganya dengan fluida. Porositas batuan akan memberikan ruang untuk fluida,
fluida memiliki resistifitas yang lebih rendah dibandingkan batuan sehingga lebih
besar porositas batuan memberikan ruang yang lebih besar dan kemungkinan lebih
banyak keberadaan fluida akan memberikan nilai resisitivitas yang lebih kecil.
Salinitas pada fluida juga mempengaruhi nilai resisitifitas batuan dimana semakin
besar kadar salinitas fluida maka semakin kecil nilai resisitifitas. Hubungan
temperature dengan resisitifitas pada daerah panas bumi terdapat tiga keadaan.
Keadaan pertama keadaan dimana temperature rendah >70 °C dengan nilai
resistifitas tinggi hal ini dikarenakan kurangnya mineral alterasi dan saturasi air
yang buruk. Keadaan kedua keadaan dimana temperature sedang berkisar 70 °C
dengan nilai resisitifitas kecil hal ini dikarenakan lapisan tersebut didominasi
mineral hasil alterasi hydrothermal yang bersifat konduktif dan efek dari kadar
salinitas pada resesrvoir. Keadaan ke tiga temperature tinggi nilai tahanan jenis
tinggi hal ini dikarenakan pada temperature yang tinggi menyebabkan partikelparikel bergetar sehingga arus sulit mengalir. Mineral alterasi merupakan faktor
yang paling mempengaruhi adanya anomali resistifitas bernilai rendah. Target dari
explorasi panas bumi adalah nilai tahanan jenis bernilai rendah yang
diinterpretasikan sebagai lapisan cap rock yang merupakan indikasi dibawah
lapisan tersebut terdapat reservoir yang menyimpan sumber panas bumi yang dapat
dimanfaatkan. Terdapat beberapa jenis mineral alterasi hydrothermal yaitu smictite
dan illite. Lapisan yang didominasi
mineral
commit
to usersmectite cendrung memiliki nilai
18
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
tahanan jenis rendah yang diidentifikasi sebagai cap rock. Dikarenakan proses
alterasi, mineral smectite akan berubah menjadi illite yang diikuti dengan kenaikan
nilai tahanan jenis, dimana semakin tinggi kandungan illite maka nilai tahanan jenis
semakin tinggi. Mineral illite pada umumnya mengindikasikan daerah reservoir
(Ussher, 2000).
commit to user