Survei Terpadu Gaya Berat dan Audio Magnetotelluric AMT Daerah

SURVEI TERPADU GAYA BERAT DAN AUDIO MAGNETOTELLURIK (AMT)
DAERAH PANAS BUMI PANTAR, KABUPATEN ALOR,
PROVINSI NUSA TENGGARA TIMUR
Tony Rahadinata, Iqbal Takodama
Kelompok Penyelidikan Panas Bumi, Pusat Sumber Daya Geologi
SARI
Daerah panas bumi Pulau Pantar berada di wilayah Kabupaten Alor, Propinsi Nusa
Tenggara Timur. Keberadaan sistem panas bumi di daerah ini ditandai dengan manifestasi
panas bumi berupa air panas dan tanah panas dengan temperatur 40 - 98 0C. Survei Terpadu
merupakan kelanjutan dari survei pendahuluan panas bumi di Pulau Pantar yang dilakukan
pada tahun 2001.
Hasil survei gaya berat memperlihatkan adanya sebaran densitas tinggi (>9 MGal)
yang meyebar mulai dari puncak Gunung Sirung sampai ke arah air panas Airmama. Pola
anomali tinggi ini membentuk kelurusan berarah baratdaya – timurlaut yang melewati
beberapa manifestasi panas bumi di permukaan, dan diduga sebagai respon dari batuan
pembawa panas. Hasil AMT memperlihatkan adanya sebaran tahanan jenis rendah (< 5
Ohmm) hampir di seluruh area penyelidikan, nilai rendah ini diduga merupakan respon dari
litologi jatuhan/aliran piroklastik dan sebagian dari batuan ubahan. Nilai tahanan jenis sedang
(20- 50 Ohmm) muncul di bawah nilai tahanan jenis rendah di sekitar keberadaan manifestasi
panas bumi Airmama dan Gunung Sirung, yang menggambarkan keberadaan reservoir mulai
pada kedalaman 1000 meter. Lokasi kemunculan nilai tahanan jenis sedang ini sama dengan
kemunculan anomali tinggi pada metode gaya berat, sehingga lokasi tersebut diinterpretasikan
sebagai sistem panas bumi daerah Pulau Pantar.
Area keprospekan di daerah panas bumi Pulau Pantar berdasarkan anomali geofisika
berada di antara Gunung Sirung dan memanjang sampai ke arah manifestasi Airmama
dengan luas 20 km2 dan potensi sebesar 127 MWe pada kelas cadangan terduga.
PENDAHULUAN
Pulau Pantar secara adiminstratif
berada di Kabupaten Alor, Provinsi Nusa
Tenggara Timur (gambar 1). Pulau Pantar
berada di sebelah barat dari Pulau Alor yang
merupakan pulau utama dari Kabupaten Alor.
Di Pulau Pantar ini terdapat gunung Sirung
yang merupakan gunung api yang masih aktif
sehingga membuat Pulau Pantar menjadi
daerah yang menarik untuk dilakukan
penelitian mengenai potensi panas buminya.
Penyelidikan pendahuluan geologi
dan geokimia untuk potensi panas bumi di
Pulau Pantar telah dilakukan pada tahun
2011
yang
menemukan
beberapa
manifestasi panas bumi seperti mata air
panas, tanah panas hingga fumarol. Survei
gaya berat dan audiomagnetotellurik telah
dilaksanakan pada tahun 2015 dengan
maksud untuk mendapatkan data bawah
permukaan
yang
berkaitan
dengan
keprospekkan panas bumi (letak, delienasi,
dan potensi) di daerah Pantar.
Geologi Daerah Penyelidikan
Aktivitas vulkanik tua berumur Tersier
Akhir terjadi di daerah Pantar pada periode
Tektonik Plio-Plistosen (Koesumadinata;
1990) yang menunjukkan bahwa batuan
vulkanik Nampak di bagian timur hingga ke
utara dan barat areal penelitian yang
menghasilkan sesar normal dengan arah
utara-selatan.
Stratigrafi
daerah
penyelidikan
berdasarkan Nurhadi dkk (2015) dari umur
tua hingga muda tersusun atas satuan
vulkanik tua Kongmauwas yang terdapat di
bagian timur, didominasi oleh lava basalt
kehitaman yang ditindih oleh jatuhan
piroklastik (gambar 2). Kemudian satuan
vulkanik tua Kalondama yang berada di
bagian baratlaut yang tersusun oleh lava
andesit dan aliran piroklastik. Di tengah area
penyelidikan terdapat satuan batu gamping
yang menindih vulkanik Kongmauwas.
Satuan vulkanik Boyali berada di lereng dari
tubuh Sirung tua yang terbentuk sebelum
erupsi besar dari pembentukan kaldera
Sirung yang tersusun oleh lava Boyali 1 dan
2 serta aliran piroklastik. Kemudian satuan
lava Mauta yang menempati bagian selatan
dari kaldera Sirung dengan ketinggian
mencapai 1000 mdpl.
Satuan vulkanik
Sirung tua yang tersusun dari lava sirung tua
1 dan 2 serta aliran piroklastik sirung tua 1
dan 2 menempati bagian utara hingga ke
timur daerah penelitian.
METODE DAN TEORI
Metode geofisika yang digunakan
yaitu
metode
gaya
berat
dan
audiomagnetotellurik (AMT). Metode gaya
berat digunakan untuk mencari informasi
bawah permukaan berdasarkan variasi dari
nilai densitas batuan sedangkan metode
AMT berdasarkan variasi nilai tahanan jenis
batuan. Kedua metode tersebut diharapkan
dapat memberikan gambaran mengenai
struktur
bawah
permukaan
yang
berhubungan dengan sistem panas bumi.
a) Gaya Berat
Metode ini adalah metode yang
memanfaatkan medan potensial yang
didasarkan pada perbedaan gaya gravitasi
akibat adanya perbedaan densitas batuan di
bawah permukaan.
Pengukuran titik gaya berat dilakukan
dengan metode poligon tertutup, artinya
mengukur di suatu titik kemudian dilanjutkan
ke titik lainnya dan kembali mengukur di titik
awal. Titik awal dan akhir tersebut pada
penyelidikan gaya berat disebut dengan
stasiun basis/base station (BS).
Data yang didapat dalam pengukuran
kemudian dikoreksi untuk mendapatkan nilai
anomali bouguer. Anomali bouguer adalah
anomali gaya berat yang telah mengalami
koreksi waktu (drift, tidal), koreksi topografi
(Bouguer, udara bebas, terrain) dan koreksi
gaya berat normal. Kemudian anomali
bouguer tersebut di-filter untuk mendapakan
anomali regional dan residual.
Pemodelan data gaya berat dilakukan
dengan menggunakan inversi 3D yang
tersedia dalam perangkat lunak Grablox dari
Pirttijarvi
(2004).
Program
tersebut
menggabungkan dua metode inversi, yaitu
Singular Value Decomposition (SVD) dan
inversi Occam (Hjelt, 1992).
b) AMT
Metode ini memanfaatkan medan
elektromagnet alam pada rentang frekuensi
0.1 – 10000 Hz. Medan EM (medan magnet
dan medan listrik) diukur secara bersamaan
pada rentang waktu tertentu. Hubungan
antara medan listrik dan medan magnet
tersebut menghasilkan nilai tahanan jenis
semu dan phase.
Nilai tahanan jenis semu dihitung
berdasarkan perbandingan antara medan
listrik dan medan magnet yang dikenal
dengan
persamaan
Cagniard,
yang
dihasilkan dari persamaan Maxwell dengan
asumsi gelombang bidang. Tahanan jenis
semu terdiri dari dua buah kurva, yaitu kurva
Rho-xy dan kurva Rho-yx.
Pengukuran titik AMT dilakukan pada
titik-titik ukur yang telah ditentukan.
Kemudian dilakukan setting pengukuran dan
setelah siap baru dilakukan pengukuran data.
Pengukuran data dilakukan dengan tiga
band, band 1 dengan range frekuensi antara
256-8192 Hz, band 2 dengan range frekuensi
3-192 Hz dan band 3 dengan range frekuensi
0.09-8 Hz. Setelah data tersebut diperoleh,
kemudian dilakukan quality control (QC)
dengan menggunakan perangkat lunak
MTEdit. Kemudian jika dirasa sudah bagus
datanya, kemudian dilakukan pemodelan
data
menggunakan
perangkat
lunak
WingLink
untuk
mendapatkan
model
penampang 2D dan sebaran tahanan jenis
pada berbagai kedalaman.
HASIL PENYELIDIKAN
A. Gaya Berat
Pengukuran gaya berat dilakukan
dengan menggunakan alat Gravimeter CG-5
dengan jumlah titik sebanyak 204 titik yang
tersebar melingkupi manifestasi panas bumi.
Jarak antar titik gaya berat berkisar antara
500-1000 meter disesuaikan dengan kondisi
geologi maupun kondisi medan dan akses
jalan. Di sekitar manifestasi berjarak 500
meter dan semakin menjauh dari manifestasi
semakin menjauh juga jarak antar titik hingga
1000 meter. (gambar 3)
Perhitungan densitas dari beberapa
sampel batuan yang diambil dilakukan guna
untuk melakukan interpretasi secara kualitatif
maupun kuantitatif. Nilai densitas tertinggi
terdapat pada produk vulkanik berupa lava
(2.07 – 2.69 gr/cm3) dan terendah pada
jatuhan/aliran piroklastik sebesar 1.25
gr/cm3. Nilai ini juga digunakan sebagai
pembanding pada perhitungan densitas
dengan menggunakan metode Parasnis.
Namun pada pengolahan data, nilai densitas
dari metode Parasnis yang digunakan karena
hasil sampel batuan menunjukkan range
densitas yang terlalu tinggi.
Anomali Bouguer memperlihatkan
rentang nilai anomali 116 – 148 mGal yang
membentuk pola klosur anomali rendah
dibagian barat (gambar 4). Pola ini
kemungkinan dipengaruhi oleh keberadaan
jatuhan/aliran piroklastik di bagian barat. Tren
anomali menunjukkan nilai tinggi di bagian
selatan dan merendah kea rah utara. Anomali
tinggi di bagian selatan dipengaruhi oleh
produk lava dari Sirung dan Beang.
Tren
anomali
regional
memperlihatkan nilai rendah dibagian
baratlaut dan meninggi ke arah selatan dan
timurlaut. Korelasi antara anolmali regional
dengan struktur geologi sangat dekat yang
didominasi oleh sesar berarah utara-selatan,
Nilai anomali sisa memperlihatkan
rentang nilai antara -13 sampai 18 mGal yang
membentuk pola hamper mirip dengan pola
anomali Bouguer. Liniasi masih berarah umu
baratdaya-timurlaut yang selaras dengan
struktur pengontrol kemunculan manifestasi
panas bumi. Di bagian barat terlihat pola
memperlihatkan struktur berarah utaraselatan. Zona anomali tinggi (>9 mGal)
membentuk pola yang menyebar ke arah
timurlaut dari puncak Gunung Sirung hingga
ke arah air panas Airmama. Nilai anomali
rendah dibagian barat diduga merupakan
respons dari jatuhan/aliran piroklastik.
Model gaya berat dibuat dari nilai
anomali Bouguer komplit yang memotong
struktur yang diperkirakan dan manifestasi
panas bumi (gambar 5) terdiri dari lintasan
2,3 dan 4 (selaras dengan lintasan AMT)
berarah barat-timur. Densitas dasar yang
digunakan dalam pemodelan adalah 2.4
gr/cm3.
Ketiga
model
tersebut
memperlihatkan adanya nilai densitas tinggi
di bagian tengah yang diduga sebagai batuan
pembawa panas. Semakin keutara, zona
tinggi ini posisinya bergerak ke arah timur
yang sesuai dengan pola anomali residual
dimana zona tinggi menyebar ke arah
timurlaut. Zona tinggi ini diapit oleh nilai
densitas rendah-sedang di sebelah barat dan
timurnya. Zona ini diperkirakan sebagai
respon dari lava produk gunung Sirung dan
Beang serta jatuhan piroklastik.
B. Audiomagnetotellurik (AMT)
Jumlah titik
pengukuran
AMT
sebanyak 61 titik ukur dengan jarak antar titik
ukur sekitar 1000 meter. Titik-titik ini
membentuk 8 buah lintasan yang berarah
barat-timur tegak lurus dengan struktur
utama berarah utara-selatan dengan jarak
antar lintasan 1000 meter. Pengukuran ini
menggunakan alat Zonge Multifunction 24bit.
Peta tahanan jenis semu dibuat pada
frekuensi 1000, 100, 10 , 1 dan 0.2 Hz
(gambar 6). Nilai tahanan jenis tinggi berada
di bagian selata dan timur yang diduga
merupakan respon dari batuan vulkanik. Nilai
tersebut semakin merendah seiring dengan
berkurangnya frekuensi. Nilai tahanan jenis
rendah yang berada dibagian tengah
disekitar manifestasi diduga merupakan
respon dari batuan ubahan dan semakin
meluas namun meninggi nilainya seiring
berkurangnya frekuensi. Kemungkinan zona
tersebut berkaitan dengan sistem panas
bumi.
Sebaran
nilai
tahanan
jenis
ditampilkan pada kedalaman 250, 500, 750
dan 1000 meter (gambar 7). Secara umum
nilai rendah < 10 Ohm.m dominan hampir
diseluruh area penyelidikan pada kedalaman
250 dan 500 meter. Nilai sedang 20 – 50
Ohm.m muncul di sekitar gunung Sirung dan
gunung Beang yang diduga merupakan
respon dari litologi lava. Nilai rendah disekitar
manifestasi diduga berhubungan dengan
aktivitas hidrotermal sedangkan nilai rendah
di luar itu merupakan respon dari
jatuhan/aliran piroklastik. Pada kedalaman
750 meter, nilai rendah secara umum masih
dominan dan masih diperkirakan berupa
jatuhan/aliran prioklastik. Kemudian nilai
sedang (20-50 Ohm.m) mulai muncul di
sekitar manifestasi tanah panas Puriali dan
tanah panas Beang yang membentuk kontur
terpisah. Nilai sedang ini diduga merupakan
zona transisi antara batuan ubahan dengan
reservoir. Pada kedalaman 1000 meter, nilai
sedang ini meluas dan mencakup hampir
semua manifestasi dari sisi timurlaut gunung
Sirung hingga ke air panas air mama
membentuk kontur menutup. Zona ini
diperkirakan sebagai puncak dari reservoir
sistem panas bumi Pantar.
Model lintasan AMT terdiri dari 8 buah
lintasan dari lintasan 1 hingga lintasan 8 yang
merupakan hasil inversi dari titik-titik AMT.
Lintasan 1,2,3,4 dan 5 berada di
selatan area pengukuran, memotong daerah
prospek dan masing-masing lintasan
melewati 7 s/d 9 titik pengukuran. Nilai
tahanan jenis sedang-tinggi berada di
permukaan yang diduga merupakan respon
dari satuan batuan vulkanik berupa lava.
Dibawahnya terdapat nilai tahanan jenis
rendah yang memanjang dari barat sampai
ke timur. Nilai rendah di bagian barat diduga
sebagai respon dari jatuhan/aliran piroklastik
sedangkan di bagian timur dipengaruhi oleh
intrusi air laut. Nilai tahanan jenis rendah
yang berkaitan dengan aktifitas hidrotermal
berada di bagian tengah dari kelima lintasan
tersebut. Bentuknya zona rendah ini berupa
updome sehingga diduga sebagai caprock
dari sistem panas buminya. Hal ini didukung
oleh nilai sedang dibawahnya (20-50 Ohm.m)
mulai dari kedalaman 1000 meter. Zona
sedang ini diduga merupakan zona reservoir
dari sistem panas buminya. Terdapat kontras
tahanan jenis di bagian barat dan timurnya.
Hal ini menunjukkan adanya struktur berupa
sesar puriali dan sesar pintumas sebagai
pembatas dari zona prospek panas bumi.
Lintasan 6,7 dan 8 berada di bagian
utara daerah penyelidikan dan memotong 7
s/d 8 titik pengukuran. Nilai tahanan jenis
sedang-tinggi (>20 Ohm.m) dipermukaan
merupakan respon dari satuan batuan
vulkanik berupa lava. Dibagian tengah
terdapat nilai tahanan jenis rendah (<5
Ohm.m) dan menerus kebawah yang diduga
sebagai respon dari batu gamping. Nilai
rendah
dibagian
timur
kemungkinan
dipengaruhi oleh intrusi air laut. Nilai sedang
(20-50 Ohm.m) di bagian barat diduga
merupakan respon dari produk vulkanik tua.
PEMBAHASAN
Nilai tahanan jenis rendah kurang dari
10 Ohm.m yang berkaitan dengan aktifitas
hidrotermal pada kedalaman 500 m berada di
sekitar kemunculan manifestasi tanah panas
Airmama, Kualarau, Puriali dan Bukit Beang.
Pada kedalaman 750 m zona tersebut
menunjukkan tren meninggi di sekitar tanah
panas Puriali dan Beang dengan rentang nilai
20-50 Ohm.m dengan bentuk klosur terpisah.
Zona sedang ini diperkirakan sebagai zona
transisi antara lapisan caprock dan reservoir.
Zona ini semakin meluas hingga ke airpanas
Airmama di sebelah timurlaut pada
kedalaman 1000 meter. Kemungkinan zona
ini diperkirakan sebagai puncak dari lapisan
reservoir dari sistem panas buminya.
Kontras tahanan jenis terlihat pada
model penampang lintasan 2, 3 dan 4 pada
bagian tengah, hal ini menunjukkan adanya
struktur berupa sesar Puriali dan sesar
Pintumas. Pada zona ini terdapat zona
tahanan jenis rendah berbentuk updome
yang di bawahnya muncul tahanan jenis
sedang mulai dari kedalaman 1000 m.
Pada bagian yang sama di tengah
lintasan, batuan dengan densitas tinggi
menerobos batuan dengan densitas yang
lebih rendah. Batuan dengan nilai tinggi ini
diduga sebagai batuan pembawa panas.
Untuk model di lintasan 4 terdapat nilai
densitas rendah di atas nilai densitas tinggi
yang diduga nilai rendah ini sebagai zona
permeable sebagai tempat terperangkapnya
fluida di bawah permukaan (gambar 8).
Sistem panas bumi daerah Pantar
berada dalam lingkungan vulkanik high
terrain. Sumber panasnya berasal dari
aktifitas vulkanik yang masih aktif dengan
lapisan reservoirnya diperkirakan merupakan
batuan vulkanik tua Caprock diperkirakan
berupa batuan alterasi yang tersebar cukup
luas di sekitar manifestasi panas bumi.
Nilai tahanan jenis tinggi sebagai
indikasi batuan pembawa panas belum
terlihat dalam model AMT. Namun batuan
pembawa panas tersebut bisa ditunjukkan
oleh nilai densitas tinggi hingga kedalaman
4000 m dan mungkin bisa lebih dalam lagi.
Zona reservoir ditunjukkan oleh nilai tahanan
jenis sedang dan nilai densitas rendah
dengan puncaknya berada pada kedalaman
1000 meter.
KESIMPULAN
Daerah prospek panas bumi berada
di sebelah timurlaut dari gunung Sirung yang
meluas hingga ke daerah pintumas/ mata air
panas Airmama dengan luas sekitar 20 km2
yang melingkupi beberapa manifestasi panas
bumi. Potensi panas bumi berdasarkan
perhitungan volumetrik sebesar 127 MWe
pada kelas cadangan terduga.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih tim penulis
hantarkan kepada para staff Pusat Sumber
Daya Geologi bidang panas bumi yang telah
berperan serta dalam penulisan makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standardisasi Nasional, 2000., Angka Parameter Dalam Estimasi Potensi energi panas
bumi, SNI 13- 6482- 2000.
Bemmelen, van R.W., 1949, The Geology of Indonesia, Vol. I A, The Hague. Netherlands.
Burger, H.R., 1992: Exploration Geophysics of shallow Sub Surface, Prentice Hall
Kadir, W.G.A., 2000, Eksplorasi Gaya Berat dan Magnetik, Jurusan Teknik Geofisika, Fakultas
Ilmu Kebumian dan Teknologi Mineral, Institut Teknologi Bandung
Lawless, J., 1995. Guidebook: An Introduction to Geothermal System. Short course. Unocal
Ltd. Jakarta.
Noya, Y, dan Kusumadinata (1991): Peta Geologi Regional Lembar Pantar dan Wetar, Pusat
Penelitian dan Pengembangan Geologi, Bandung, 1991.
Roni, T., dkk. Pemetaan Geologi Gunung api Sirung, Kabupaten Alor, Nusa Tenggara Timur,
Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi, Bandung.
Santoso, M. S dkk, 1976, Inventarisasi Kenampakan Gejala Panas Bumi di Daerah P. Alor dan
P. Pantar, Nusa Tenggara Timur. Direktorat Vulkanologi. Bandung.
Telford, W.M. et al, 1982. Applied Geophysics. Cambridge University Press. Cambridge.
Tim Inventarisasi, (2001), Penyelidikan Pendahuluan Geologi dan Geokimia Potensi Panas
Bumi, di Pulau Pantar, Direktorat Inventarisasi Sumber daya Mineral Bandung.
Tim Survei Terpadu Geologi dan Geokimia. 2015. Survei Terpadu Geologi dan Geokimia
Panas Pumi Daerah Pantar Kabupaten Alor,Provinsi Nusa Tenggara Timur. Pusat
Sumber Daya Geologi
Wohletz, K. and Heiken, G., 1992. Volcanology and Geothermal Energy. University of
California Press, Berkeley
Gambar 1. Peta Lokasi Daerah Survei
Gambar 2. Peta Geologi Daerah Pantar, Nusa Tenggara Timur (Survei Terpadu, 2015)
Gambar 3. Peta Sebaran Titik Ukur Audiomagnetotelurik dan Gaya Berat
Gambar 4. Peta Anomali Gaya Berat Daerah Pantar
Gambar 5. Pemodelan 3D Data Gaya Berat Daerah Pantar
Gambar 6. Peta Sebaran Tahanan Jenis Per Frekuensi Daerah Pantar
Gambar 7. Peta Sebaran Tahanan Jenis Beberapa Kedalaman Daerah Pantar
Barat
Timur
Barat
Timur
Gambar 8. Kompilasi Model Penampang Tahanan Jenis Dan Gaya Berat
Gambar 9. Kompilasi Geosains Daerah Pantar