karakterisasi p anasbumi di daerah sumatra dan - ANSN

Pene/iliandan Pengembangan
Ap/ikasi lsolop dan Radiasi. /998
KARAKTERISASI
PANASBUMI DI DAERAH SUMATRA DAN SULAWESI
UTARA DENGAN MENGGUNAKAN GEOTERMOMETER T 180
SO4-H20
ABSTRAK
KARAKTERISASI
PANASBUMI DI DAERAH SUMATRA DAN SULAWESI UTARA DENGAN
MENGGUNAKAN
GEOTERMOMETER
T 180504-1110'
Penentuan suhu reservoir panasbumi dari manifestasi
perrnukaan di daerah Sumatra dan Kolamobagu -Sulawesi Ulara telah dilakukan dengan menggunakan geoterrnometer
isotop T 180504-H20.
Suhu sumur SBY -3 juga ditentukan sebagai pembanding. Metode geotermometer T 180504-H2O
dilakukan dengan menganalisis isotop 18()dari ~O dan J4Sdari ion sulfat (S04) yang terlarut dalam tluida panas.
Nilai suhu ditentukan dengan forrnulasi Mizutani Rafter. Hasil penentuan suhu mala air panas mendidih di Sumatra
(Tambang Sawah, Waipanas, Ranlau Dadap dan Sarula) menunjukkan suhu di alas 200aC dengan karakteristik tluida
kesetimbangan dalam. Sedangkan suhu mata air panastak mendidih menunjukkan suhu lebih rendah (iSOaC) dengan
karakteristik tluida percampuran.
ABSTRACT
GEOTHERMAL
CHARACTERIZATION
IN SUMATRA AND NORTH SULAWESI USING
GEOTHERMOMETER
T 180504-1U0.
Determination of geothermal reservoir temperature of surface manifestation in
Sumatra and Kotamobagu -North Sulawesi has beendone using geothermometer isotope T 180504
-H2O'SBY -3 (Sibayak)
well temperature has also been determined as reference. Geothermometer T 180504
-1U0method is performed by analyzing
isotope 180 of Hz°and 34Sof sulfat ion (S04) dissolved in the hot fluid. The value of temperature is determined using
Mizutani Rafter formulation. The temperature determination result of the boiling spring in Sumatra (Tambang Sawah,
Waipanas, Rantau Dadap and Sarula) indicates that the temperature is above 200°C with the deep equilibrium fluid
characteristic, whereas the temperature of the non boiling spring indicates lower temperature (150°C) and the fluid
characteristic is mixing.
PENDAHULUAN
Teori Geotermometer T 18°504-1120
Pengembangan energi panasbumi menjadi energi
listrik di Indonesia kini mengalami kemajuan pesat seiring
dengaIl kebutuhan akan energi daDtersedianya sumberdaya
alamo Penelitian eksplorasi untuk mengetahui potensi
sumber panasbumi merupakan tahapan yang sangat
menentukan dalam rangka tindak lanjut eksploitasi.
Perkiraan suhu reservoir menggunakan geotennometer
isotop dan kimia dari manifestasi pennukaan seperti mata
air panas dan fumarole dapat dipakai untuk mengetahui
potensi daD daerah "up flow" sumber panasbumi.
Disamping geotennometer kimia, isotop 180dalam
kesetimbangan S04 -H2O dalam fluida sangat dapat
dipercaya untuk digunakan sebagai geotennometer pacta
daerah panasbumi yang bersifat "water dominated system".
Selain itu hubungan antara 180daD34Sdalam senyawasulfat
Teknik geotermometer
isotop T 180S04-H20
didasarkan alas pengukuran isotop 180yang terdistribusi
(fraksinasi) diantara senyawa H2Odan SO4YaIlgberada pada
kesetimbangan kimia dalam fluida panasbumi. Hubungan
faktor fraksinasi isotop 180 «XI8) terhadap suhu
diga~nbarkan dalam reaksi kesetimbangan dibawah ini.
dapat mengungkapkan berbagai proses geokimia seperti
kesetimbaIlgan fluida, percampuran daDasal-usul fluida ( I).
Aplikasi geotennometer T 180S04oH20
telall dilakukan
pactaberbagai manifestasi penmlkaan daerah panasbumi di
Swnatera daDKotamabagu -Sulawesi Utara. Sebagaiacuan
penentuan suhu dengan geotennometer ini, dilakukan juga
pengukuran pad a sumur lapangan panasbumi Sibayak
karena pactadaerah ini telah diketahui suhunya secarapasti
dengan menggunakan peralatan custer.
0.
S 1604 + H 2 180 ~
S 1603 ISO + H 2 16Q
T
Dalam reaksi tersebutfaktor fraksinasi (a18) merupakan
fungsidan suhu: a = f(T).
Berdasarkan eksperimen yang dilakukan oleh
MIZUTANI danRAFTER 1969 terhadaphubungan a vs
T telah di perolehhubunganmatematisantara a terhadap
suhusepertipersamaandibawahini (2, 3).
2,88 X 106
1000 In a. =
-4,
T2
1000 -&
180 504
1000 -8
180
Dimana a. =
H2O
Pene!iliandon Pengembangan
Aplikasi Isolop dan Radiasi,1998
adalall rasio relatif .SO/160dalam senyawa SO4
yang diukur dengan spektrometer massa.
adalah rasio relatif 180/160dalam H2O.
Penentuansuhu dengan geotennometer ilu sangatbaik untuk
suhu antara 100 dan 300°C. Kesetimbangan kimia T
180804.H20
pada kondisi reservoir suhu 300°C tercapai dalam
waktu 2 tahun, sedangkan pada suhu 200°C dan 100°C
kesetimbangan kimia tercapai masing-masing selalna 18
tahun daD 500 tahun.
BAHAN DAN METODE
Bahan. Bahan yang digunakan ialah AgNO3 0,1
N, HgCI2, nitrogen cair, aseton, CO2 padat, Cu2O, grafit
serta contoh fluida dari lapangan panasbumi daerah
Sulawesi Utara (Kotamobagu -KTB,
Lobong -LB,
Kapondohan -KM) daD dari Sumatra (Tatnbang Sawah TSA, Rantau Dadap -RDD, Sarula -SRL, Sibayak -SBY)
Alat. Alat yang digunakan ialah spektrometer
massa"Sira 9 ISOGAS" daD "Delta S Finnigan", "sui pilate
preparation line daD sulphide preparation line SCIENTIFIC
SOLUTION Ltd", isoprep-I8, spektrometer serapan atom,
pH meter, tennometer digital dan alat timbang.
Metode
Sampling.
Pengambilan
contoh
manifestasi pennukaan dilakukan dengan cara menmsukkan
20 ml contoh fluida panasbumi kedalam vial kedap udara
U11tukdianalisis kadar 180dalam H2O. Untuk analisis kadar
180 dalam snlfat, contoh fluida panasbumi sebanyak 1-2
liter tergantung kandungan sulfat yang acta ditnasukkan
kedalam vial plastik, kemudian di tamballkan :i: 0, I gram
HgCl2 untuk pengawetan guna menjaga reduksi bakteri
terlmdap sulfur (4).
Metode Analisis Contoh
a. Analisis 180 dalam H2O dilakukan dengan metode
Epstein Mayeda yaitu 2 ml contoh direaksikan dengan
gas CO2 padakondisi vakum pactaalat isoprep-18 seperti
reaksi dibawab ini.
-
29°C
H 2 180+ C 1602
C 160lRQ
+ H 2 160
vakum
CO2 basil reaksi dimasukkan kedalam spektrometer
massa untuk pengukuran rasio 180/160.
b. Analisis 180 dalam ion sulfat dilakukan dengan cara
terlebih dahulu mengendapkan ion sulfat dalam fluida
menjadi endapan BaS04 Sebanyak 25 mg endapan
BaSO 4 direaksikan dengan 50 mg graftt pada lempeng
platina dalam kondisi vakum dan suhu 1000 DC pada
alai "sulphate preparation line" dengan reaksi sebagai
berikut:
-
1000 DC
802-
c
vakum
S2-+CO
2
Gas CO2 yang terbentuk diukur 180 -ora dengan
spektrometer massa. Nilai 180 daTi gas CO2 ini
menunjukkan nilai ISOdaTi S04.
c. Ion S2-yangterbentuk diatas direaksikan dengan AgNO)
menjadi Ag2SdaD kemudian direaksikan dengan Cu2O
pada kondisi vakum daD suhu 1000 DC pada alai
"sulphide preparation line" untuk memperoleh gas SOr
Gas S02 ini dialirkan ke spektrometer rnassa "Delta S "
untuk analisis isotop J4S.
d. Analisis kation
Contoh fluida panasbumi disaring dengan kertas saTing
milipore kemudian dialirkan ke alat Spektrometer
Serapan Atom untuk analisis kadar kationnya.
e. Pengukuran suhu contoh fluida dilakukan di lapangan
dengan menggunakan digital termometer sedangkan
pengukuran tingkat keasaman (pH) dilakukan dengan
menggunakan pH-meter.
BASIL DAN PEMBAHASAN
Data basil analisis isotop 180dalam ~O dan sulfat
serta isotop 34Stertera pacta Tabel I. Pacta tabel tersebut
terlihat kandungan isotop ISOdalam sulfat pada mata air
panasmendidih (boiling spring) mempunyai nilai -I sampai
+ 1,5 %0 SMOW, sedangkan kandungan 34Ssulfatnya
mempunyai nilai lebih besar dari 14 %0CDT. Nilai tersebut
menultjukkan bahwa fluida mala air panas berasal dari
reservoir dalaIn keadaan kesetimbangan(deep equilibrium),
kecuali pada mala air panas mendidih KM3 (Kopondahan
-Kotamabagu) menunjukkan nilai 180sulfat sangat tinggi
yaitu +8,23 ~. Nilai tersebut mencerminkan kemungkinan
illata air panas tersebut berasal dari reservoir dangkal
(shallow equilibrium).
Tingginya
nilai 180 sulfat
kemungkinan disebabkan oleh pengaruh oksidasi
pennukaan (5).
Kandungan isotop 180sulfat untuk fumarole relatif
besardaD isotop 34Srelatif kecil. Hal ini jelas menunjukkan
adanya proses oksidasi H2O meltjadi sulfat di permukaan
bukan pada reservoir dalam. Adanya O2 udara luar daD
terbentuknya ion SO4yang relatifbesar mempengamhi nilai
isotop 180 dan 34Sdalam sulfat tersebut. Gambar 1
memperlihatkan hubungan antara isotop 180daD 34Sdalam
ion sulfat. Gambar tersebut dengan jelas dapat
menginformasikan proses asal-usul fluida daD proses
"mixing" dalam sistem panasbumi. Terlihat bahwa mata
air panas mendidih yaitu Tambang Sawall (TSA), Rantau
Dadap (RDD 5 & 6) daD Sarula pada gambar tersebut
terletak pada daerah "deep equilibrium". Sedangkan mata
air panas Lobong (LB) Kotamabogu daD Rantau Dadap
(RDD 8) terletak pada daerah "mixing" antara "deep
equlibrium" daDfumarole (6).
Geotermometer. Tabel 3 clan 4 mernperlihatkan
basil perhitlmgan clan evaluasi suhu reservoir dan berbagai
mata air panas di daerah Smnatera clan Sulawesi Utara.
Untuk rnata air panas rnendidih TSA, RDD5 dan 6, SRL
clanKM3 terlihat bahwa suhu yang dihitung rnenggunakan
geotennorneter isotop T 180S04-H20
daD geoternlorneter kirnia
rnenunjukkan nilai yang relatif sarna. Suhu reservoir di
Penelilian
dan Pengembangan
Ap/ikosi
lsolop
dan Radiosi,
J 998
daerall Tambang Sawall yang diukur dengan geotennometer
5 dan 6 (250 °C), Sarula (266°C) sedangkan T ISOS04-H20
isotop
Kotamobagu lebih rendah daripada T kin"."
menunjukkan
nilai
255 °C, sedangkan
dengan
geotennometer kimia (T N..K'T N..K.Ca
dan T K-Mg)menlllljllkkan
suhu an tara 236 daD 262 °C. Demikian pula untuk daerah
Rantau Dadap dan Sarula nilai suhu reservoir berdasarkan
geotennometer isotop menunjukkan nilai masing-masing
250 °c daD 266 °C. Untuk mala air panas pennukaan seperti
Lobong (LB), suhu basil perhitungan berdasarkan isotop T
180 S04-H20
menunjukkan nilai relatif lebih rendah daripada
basil perhitungan dengan geotermometer T No.K.
Untuk
diperlihatkan
geotemlometer
gambaran yang lebih jelas, pada Tabel 4
basil pengukuran suhu berdasarkan
DAFTARPUSTAKA
ABIDIN, Z., W ANDOWO, INDROJONO, ALIP,
DJIJONO, dan E. RISTIN. PI., Kamojang overview
and geothermometer study. Compilation
of
Presentation Materials, "Advisory Group Meeting
on Isotope Application in Geothermal Energy
Development", Vienna, 29 May -1 June (1995).
isotop T ISO S04.H20
daD basil pengukuran
langsung dengan custer (SullU aktual) pada sumur panasbulni
Sibayak (SBY -3 dan 4). Suhu basil pengukuran langsung
dengan custer pada sumur panasbumi setelah pemanasan
SUlnur selang 90 hari menultjukkan SullU 260 °c (SBY 3
2. MIZUTANI, Y., and RAFTER, TA. Oxygen isotope
composition of Sulfates -Part 3, Oxygen isotopic
fractination in bisulphate and water system, N.Z.J.
Sci,!.f. (1969) 54.
dan 4). sedangkc'ln hasil pengukurall dengan geotennometer
isotop pacta sumur SBY -3 menunjukkan nilai 25 1°C, atau
relatif
lebih rendah 9 °c, tetapi pacta sumur SBY-4
3. MIZUT ANI, Y., Isotopiccompositionand underground
temperatureof the otake geothennalwater Kyushu
pengukuran dengan geotennometer
nilai lebih besar 15 °C.
isotop menunjukkan
Japan, Geochem J, Q (1972) 67.
4. GIGENBACH, W.F.,IsotopeGeothennometers,
IAEA,
Vienna(1980).
KESIMPULAN
50 MARINER, RoH..PRESSER,T.So.and EVANS. W.C..
1. Mata air panas mendidih Tambang Sawall, Rantau
Dadap (5 dan 6) dan Samla di daerah Sumatra berasal
dari daerah "deep equilibrium", sedangkan mata air
panas Lobong-Kotamobagu-Sulawesi Utara dan Rantau
Dadap 8 berasal dari proses percampuran antara
fumarole daD "shallow equilibrium".
2. Terdapat kesamaan suhu yang dihitung dengan
menggunakan geotermometer TI80SQ4-HlO
daDkimia pacta
mata air panas Tambang Sawall (255°C), Rantau Dadap
Geothermometry and water-rock
interaction
in
selectedthermal systemin the cascaderange and
ModocPlateuWesternUnited States,Geothermics.
.fl.. I (1993) I.
6. D' AMORE, F., GIOVANNI GRANELLI, and EGIZIO
CORAZZA, The geothermal area of El PilarCasandyState of Sucre Venezuela geochemical
explorationand model,Geothennics,~, 3 (1994)
283.
Penelilian don PengembanganAplikasiIso/OFdanRadiasi,1998
Tabel I. Data isotop 180 daD 34SIllata air panas, fumarol daD "heated
pool"daerah panasbumi di Sumatra daD Sulawesi Utara
No
Kode sampel
TSA
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
.
T
8 180H20
(%0)
(%0)
(%0)
96,2
7,0
7,0
7,0
<I
7,0
-6,9
-072
,
-0,65
-0,3
3,8
RDD-5
RDD-6
RDD-7
95
90
RDD-8
85
98
70
65
64
LB-2
LB-4
LB-6
97
70
6,5
6,5
6,5
7,0
6,0
1,0
7,0
<4
<4
<4
90
7,0
78
12. KM-3
93
13.
14.
15.
101
KTB-3
BK-I
88
TP-2
86
16. TP-3
17.
18.
-6,9
-6,8
-23,
SBY -3 (well)
SBY -4 (well)
LB-I
TP-4
SRL
8 ISOS04 8
PH
(OC)
34SS()4
14,2
26,3
21,65
-0,15
-8,6
4,0
12,5
-9,4
-3,07
-3,77
6,32
5,49
7,2
3,29
8,23
9,92
5,77
-3,1
-7,2
-2,0
1,5
18,2
-8,9
-5,7
-3,9
-6,3
-4,4
-6,1
-2,9
-6,7
-4,0
-3,0
-2,3
-4,3
16,8
17,2
4,5
8,7
7,4
16,3
-085
,
14,5
2,1
4,7
4,7
30,3
Tabel-2. Dat.1 kation lnata air panas, fumarol daD "heated pool" daerah panasbumi di
Sumatra daD Sulawesi Utara
No
Kode sampel
Jenis
TSA
MP
2.
3.
4.
RDD-5
RDD-6
RDD- 7
MP
MP
5.
10.
RDD-8
LB-l
LB-2
LB-4
II.
LB-6
8.
9.
KM-3
KTB-3
14. BK-l
15. TP-2
16. TP-3
17. TP-4
18.
SRL
12.
13.
FUM
MP
MP
MP
MP
MP
MP
FUM
MP
HP
HP
HP
MP
Na+
K+
Ca2+
Mg2+
Li+
(ppm)
(ppm)
(ppm)
(ppm)
(ppm)
1559
966
1096
43
316,6
371
631
242
97
49
50
0,1
0,05
0,13
0,3
0,56
5,8
7,7
4,8
5,0
0,14
49,6
2,1
0,01
0,02
0,02
0,01
5,4
6,1
127
417
305,4
121,5
121,5
2,1
34,6
77
114
54
114
11,4
81
3
200
21
291,2
272,2
306,6
445
12,3
14,2
12,26
76,1
0,1
0,6
89
196
31
38
89,3
6
107
0,02
0,28
0,06
0,17
6,1
0,01
1,9
2,3
0,9
1,6
3,5
0,31
0,1
1,4
0,91
0,66
0,5
4,6
Pene/ilian
don Pengembangon
Tabel-3. Evaluasi hasil perhitungan geotennometer isotop daD kimia
pada mala air daerah panasbumi di Sumatra daD Sulawesi
Utara
No
Kode sampel
TSA
RDD-5
2.
3.
5.
RDD-6
RDD-8
8.
9.
LB-l
LB-2
10.
LB-4
12.
KM-3
BK-I
SRL
14.
18.
TN._K
TNo-K-Co
T K-Mg
T 180S04-H20
(OC)
(OC)
(OC)
(OC)
257
237
226
224
288
273
382
145
222
267
236
262
255
253
247
226
220
244
220
140
128
136
263
120
131
172
126
164
262
Tabel-4. Perbandingan hasil perhitungan suhu
secara geotennometer daD pengukuran
custer (deep well) pada sumur SBY.3
danSBY-4.
No
Kode sampel
6.
SBY-3
7.
SBY -4
T aktual
T 180504-H20
(OC)
(OC)
-260
-260
251
?7~
141
180
189
131
123
143
266
Ap/ikasi
JSOIOp don Radiasi,
/998
L()
N
a
N
~
Ll)
~
0
Penelilian don Pengenwangan Aplikasi lsolop dan Radiosi. J998.
to)
0
Ln
(00/0)vas welep e~.o
0
J
~
~o
~
't;>
.
~
0
0
l/)
-,
0
it?
'0
0
"0
-
~
0
CJ)
~
"'(U
"C
I
~
(/)
~
0
~
~
MI
U) E
(/) .> ~
cu
c
~.c
0 U)
~
~
..-cu
E
CD..
c
CU Q)
c0') .!
~(/)
CU
-
-§ E
:J:
.-CU
U)c
CU
-~
>
CU
W
.
..-
".c
Peneliliandan PengembanganAplikosllsolop dan Radiosi,1998
DISKUSI
NAZAROH
SUWIRMA
Apakah metode yang Anda gunakan dapat
digw1akanuntuk menentukankuantitaspanasbumi dalam
riser voir tersebut?
Kenapauntukpengukursulfidatidak langsungdari
BaS,dan reaksipengendapan
AgS bagaimana?
ZAINAL ABIDIN
ZAINAL ABIDIN
Metode ini secara langsung tidak dapat digullakan
untuk mengllitung kuantitas panasbwni. Tetapi apabila kita
juga menganalisis 'SOdalam batuan selain ISOdalam H2O.
maka berdasarkan leon 180 hingga antara H2O-mineral
besaranpermeabilitas reservois dapat diperkirakan. Dengan
mengetahui lulai penneabilitas maka kuantitas swnber panas
bwni dapat dilakukan.
WffiAGYO
1. Apakah metode ini bisa berlalu pactasemualapang panas
bumi ?
2. Mengapa pembanding untuk pengukuran Caster lmnya
2 titik di Sibayah. Bagaimana dibanding di lapang yang
lain?
ZAINAL ABillIN
1. Metode ini berlaku untuk sistempanas bulni yang di
dominasi oleh air (water dominated) berati untuk
lapangandengansistemtersebutdapatdilakukan.
2. Kebetulan lapanganyang siap untuk water dominated
di Indonesiabarn lapangan Sibayak.
Karenayang ingin diukur adalah isotop 34Syang
ada dalamsenyawasulfat, tetapi bukanyang ada di dalam
senyawaH2Sdan Sulfida lainnya. S = + Ag + pH3-4 A~S.
MUNSIAH
MAHA
1. Tujuan penelitian ini apakah hanya untuk validasi
metode atau untuk melakukan pengukuran
sesungguhnya
karakteristikpanasbumi di suatutempat
(Sulawesiutara).
2. Bagaimana ketelitian metode ini misalnya untuk
pengukuransuhu bila dibandingkan dengan metode
pengukuranlain (dalam kesimpulantidak terlihat).
ZAINAL ABillIN
1. Tujuan penelitian dapat dilakukaIl sekaligus antara
validasipengukurandari aplikasidalamlapanganpanas
bumi.
2. Untuk fluida yang mendidih (bacling spring) yaitu
kondisi full eguilibrium ketelitian metodekimia isotop
relatif tinggi. Metode isotop lebih reaiible dari kimia
karena mempunyaiwaktu eguilibium yang lama pada
perubahansuhupadasaatfluida naik ke pennukaan.