Post on 16-Feb-2016
I. Klasipikasi dan Model konseptual Sistem Panasbumi
Berdasarkan temperatur reservoarnya (Hochstein dan Browne, 2000), Sistem
Panasbumi di klasifikasikan menjadi:
a) Temperatur tinggi ( >2250C).
b) Temperatur sedang ( 1250C - 2250C).
c) Temperatur rendah ( <1250C ).
Klasifikasi berikut adalah klasifikasi panasbumi yang umum dijumpai di
literatur-literatur.
1. Sistem panasbumi konduksi ( Raybach dan Muffler,1981, Robert Bowen
1989, Keith Nicholson, 1993)
a) Low Temperatur ( Low Enthalpy Aquifers )
Sistem panasbumi dalam akuifer sedimen dengan porositas dan
permeabilitas yang tinggi, bercirikan temperatur rendah / enthalpi
rendah dan berada di daerah dengan heatflow normal atau agak tinggi.
Termasuk dalam kategori ini adalah geopressured zone.
b) Hot Dry Rok
Sistem Hot Dry Rock berada di dalam lingkungan temperatur tinggi dan
permeabilitas rendah. Pada sistim ini sedikitnya terdapat dua sumur
harus di bor pada kedalaman kira-kira 4000 meter. Satu sumur di
gunakan untuk menekan air ke dalam pori batuan. Air tersebut akan
terpanaskan dan masuk ke dalam sumur ke - dua, kemudian naik ke
atas, mengisi unit tenaga panas yang memproduksi listrik.
2. Sistem panasbumi konveksi (Hochstein dan Browne, 2000, Rybach dan
Muffler, 1981, Robert Bowen, 1989, Keith Nicolson, 1993).
a) Volcanic hydrotermal system
Umumnya terdapat di gunung api bertipe strato atau kaldera berumur
muda. Gambar 6.5. menggambarkan model konseptual sistem ini.
b) High temperature system
Sistem panasbumi temperatur tinggi yang berasosiasi dengan pusat
vulkanisme pada elevasi tinggi.
Sistem panasbumi temperatur tinggi ini paling banyak di jumpai di
dunia. Sistem ini di bagi lagi menjadi 3 tipe berdasarkan permeabilitas
batuan reservoar di bandingkan dengan batuan sekitarnya dan recharge
area ( infiltrasi air bawah tanah).
Sebelum membagi sistem ini kedalam kelompok yang lebih spesifik
lagi, terlebih dahulu perlu di ketahui tipe-tipe reservoar panasbumi.
Berdasarkan permeabilitasnya, reservoar panasbumi di kelompokan
menjadi low permeability, jika permeabilitasnya, k < 1 sampai 3
milidarcy, moderate permeability, k = 3-10 milidarcy, dan high
permeability, k > 10 milidarcy (1 milidarcy = 10X10-15 m2).
Pada sistem panasbumi temperatur tinggi, umumnya panas yang
mencapai permukaan adalah panas yang di bawa oleh sirkulasi air
meteorik dalam yang menyapu sumber panas di bawah permukaan,
biasanya berupa batuan plutonik yang membeku. Kemudian air
meteorik yang membawa air panas ini naik ke permukaan dengan cara
konveksi. Berdasarkan karakteristik batuan reservoar dan batuan
sekitarnya serta infiltrasi meteorik ke dalam sistem, sistem panasbumi
temperatur tinggi yang berasosiasi dengan pusat vulkanisme pada
elevasi tinggi ini di bagi menjadi 3 tipe, yaitu:
1. Liquid dominated system, k reservoar tinggi, tetapi k dalam
recharge area sedang.Saturasi air dalam reservoar adalah 0,7 < (SI) < 1.
2. Natural 2-phase system (sistem dominasi dua pasa; uap dan air),
jika k reservoar adalah k recharge area sedang. Saturasi air dalam
reservoar adalah 0,4 < (SI) < 0,7.
3. Vapour dominated system (sisem dominasi uap), jika k reservoar
tinggi dan k recharge area kecil (sedikit sekali infiltrasi air meteorik)
Saturasi air (SI) dalam reservoar adalah 0.4 < (SI) < 0.
c) Sistem panasbumi temperatur tinggi yang berada pada elevasi sedang
(moderate terrain).
Sumber panas pada sistem ini adalah batuan kerak bumi yang panas
dan luas. Energi panas di hasilkan dari:
1. Partial melting bagian atas kerak bumi (contoh: New Zeland)
2. Intrusi dyke pada daerah pemekaran lempeng berada dalam
batuan basalt (contoh: Iceland) atau sedimen (contoh: Calipornia)
3. Batuan plutonik yang mendingin yang berada sangat dalam di
bawah permukaan bumi (bekas jalur subduksi tua yang telah
mati).
Pada model ke tiga di atas, dapat juga ditemukan liquid dominated
geothermal system, vapour dominated geothermal system, ataupun 2-
phase geothermal system.
Berdasarkan sumber panasnya, sistem geotermal temperatur tinggi
yang berada dalam elevansi sedang (moderate terrain) dapat di bagi
lagi menjadi:
1) Sistem panasbumi bertemperatur tinggi pada elevasi sedang dengan
heat source berasal dari batuan kerak bumi yang sangat panas dan
sangat luas penyebarannya. Morfologi yang mengelilingi sistim ini
tidak curam dan vulkanisme berbentuk krucut berumur muda yang
berada di piggir reservoar geotermal.(Gambar 6.9).
2) Siste panasbumi bertemperatur tinggi pada jalur pemekaran
lempeng. Sistem panasbumi ini berada pada batuan basaltik muda
pada jalur pemekaran lempeng seperti di Iceland. Sumber
panasnya berasal dari dyke-dyke atau sill-sill.
3) Sistem panasbumi bertemperatur tinggi dengan reservoar berupa
batuan sedimen. Sistem ini terbentuk di batuan sedimen sampai
metamorf derajat rendah dengan sumber panas berasal dari batuan
beku dalam yang mendingin (deep coling pluton) yang
kemungkinan adalah hasil subduksi yang lebih tua dari pada
subduksi sat ini. Umumnya berada agak jauh dari zona subduksi
saat ini.
4) Sistem panasbumi temperatur tinggi dengan sumber panas berupa
batuan kerak bumi yang panas pada lingkugan tumbukan lempeng
(plate collision). Sumber panas sistem ini berasal dari batuan granit
berumur muda yang kemungkinan dihasilkan dari proses shear-
heating dari tabrakan lempeng.
d). Sistem temperatur sedang dan rendah (Intermediate and low
temperature system).
Sistem ini terbentuk di berbagai tatanan geologi dan hidrologi, baik di
sepanjang batas lempeng aktif maupun di luar batas lempeng aktif .
Semua sistem bertemperatur sedang adalah reservoar liquid dominated
(hochstein dan Browne, 2000).
Umumnya sistem ini menghasilkan energi dari air meteorik yang
masuk sangat dalam ke bawah permukaan melalui rekahan-rekahan.
Berdasarkan geologi dan hidrologi model sistem ini dapat
dikelompokan lagi menjadi :
1. Sistem geothermal temperatur rendah-sedang berada di atas
jalur vulkanisme.
Umumnya panasbumi sistem dijalur vulkanisme adalah sistem
bertemperatur tinggi, tetapi beberapa di antaranya bertemperatur
sedang sampai rendah. Temperatur sedang sampai sendah ini mungkin
berasal dari sumber panas yang awalnya bertemperatur tinggi namun
dalam perjalanannya mengalami pendinginan. Selain itu juga, sistem
ini juga ditemui pada daerah busur vulkanik yang telah mati yang
batuan kerak dibawahnya telah mendingin, contohnya di Te Aroha,
New Zealand.
2. Sistem Heat Sweep
Reservoar sistem ini dapat berupa batuan vulkanik atau batuan
sedimen. Sistem ini tidak banyak di deskripsi secara detil tetapi
beberapa sistem telah di eksplorasi sampai tingkat lanjut. Sistem ini
dapat dikelompokan lagi menjadi :
a. Sistem heat sweep pada jalur pemekaran lempeng aktif. Contoh
yang sangat baik untuk sistem ini adalah East Africant Rift. Daerah
ini berada disepanjang kerak bumi yang panas, sumber panas
berupa batuan intrusi. Contoh skematik sistem ini dapat dilihat
pada Gambar 6.10. berikut.
b. Sistem heat sweep pada daerah tumbukan lempeng (plate
collision). Sumber panasnya berupa kerak benua yang mengalami
deformasi (shearing). Infiltrasi air hujan maupun air meteorik yang
berasal dari lelehan air salju, masuk dan menyapu sumber panas
ini, kemudian mengalir ke permukaan kembali. Sistem ini banyak
ditemuka di daerah Tibet, Yunan Barat, dan India utara.
c. Sistem Heat Sweep pada zona rekahan. Sistem ini dapat terbentuk
di daerah dengan topografi agak datar, jika fluida mengalir menuju
permukaan bumi melalui zona rekahan dikedalaman yang cukup
dalam pada batuan yang memiliki permeabilitas sangat tingi (>100
milidarcy). Batuan tersebut memiliki heat flux yang tinggi
(>70mW/m2). Heat flux yang tinggi dapat terbentuk pada batuan
granit yang element-element radioaktifnya menghasilkan panas dari
peluruhan radioaktif. Zona rekahan dapat berukuran sempit (<100
m) atau lebar (>200 m). Gambar 6.11.
3. Sistem temperatur rendah
Sistem ini memiliki suhu kurang dari 1250C. Sistem umumnya
bersifat konvektif dengan sistem heat sweep yang dikontrol oleh
struktur geologi. Reservoarnya berupa fracture network. Sistem ini
jarang terdapat di jalur gunung api tetapi banyak terdapat di
lingkungan geologi yang kerangka tektonik dan keadaan
topografinya memungkinkan terjadi sistem heat sweep.
II. Manifestasi Permukaan Magmatik Hidrothermal System.
Pada sistem panas bumi konvektif yang memiliki sistem sirkulasi fluida
dari daerah recharge masuk kedalam reservoar kemudian keluar menuju
permukaan melalui daerah upflow dan outflow, fluida dengan temperatur yang
umumnya tinggi tersebut akan beraksi dengan batuan sekitar dan kemudian
keluar melalui rekahan-rekahan dalam batuan.
Interaksi fluida dengan batuan sekitarnya menghasilkan mineral-mineral
ubahan (mineral alterasi) yang dapat diamati dipermukaan bumi, misalnya
mineral-mineral lempung illite, montmorilonit dan sebagainya.
Selain itu juga karena perubahan keadaan kesetimbangan (P, pH, T)
fluida di dalam bumi dengan di permukaan bumi maka beberapa mineral
terdeposisi di permukaan bumi atau dalam bentuk vein-vein.
Air panas yang keluar melalui rekahan-rekahan keluar sebagai mata air
panas apabila laju alirnya sangat cepat dan jumlah massa yang di transfer besar.
Air panas ini mungkin akan mendingin dan keluar sebagai mata air hangat.
Fluida berupa gas juga dapat keluar melalui rekahan-rekahan dalam batuan.
Segala bentuk gejala sebagai hasil proses sistem panasbumi tersebut disebut
manifestasi permukaan (surface manisfetation). Pengamatan manifestasi
permukaan merupakan salah satu cara mengenali sistem panasbumi.
Manifestasi permukaan bervariasi pada luas kenampakannya, dan sering
mencerminkan kondisi reservoar di bawahnya. Parameter lain yang mengontrol
manifestasi permukaan adalah temperatur reservoar, tipe fluida, jenis batuan
reservoar, dan keadaan sumber panasnya.
Keadaan sumber panas (heat source) sangat penting dalam mengontrol
terbentuknya manifestasi tersebut. Sumber panas ini dapat dibagi menjadi :
1) Magma dalam kerak bumi (lokal maupun regional)
2) Intracrustal nonmagmatic
3) Konduktif heat flow.
Secara umum, manifestasi permukaan akan banyak ditemukan apabila
temperatur sistem panasbuminya tinggi. Sistem panasbumi temperatur sedang
sampai rendah sedikit sekali menunjukan manifestasi permukaan, bahkan
beberapa diantaranya tidak memiliki manifestasi permukaan. Tidak semua
manifestasi permukaan dapat diamati secara langsung.
Namun kondisi vegetasi disekitar daerah thermal mungkin akan
menunjukkan kelainan atau yang disebut dengan stressed vegetation sehingga
dapat dijadikan petunjuk adanya anomali panas. Stressed vegetation
memperlihatkan kondisi vegetasi yang tidak lagi berwarna hijau tetapi
kemerahan atau coklat.
Beberapa contoh manifestasi permukaan antara lain:
1. Acid Crater Lake ( Danau Kawah Asam )
Merupakan danau didalam kawah gunung api, memiliki suhu yag tinggi
dan pH air yang rendah (Acid). Air dalam kawah berasal dari air meteorik
yang bercampur dengan air hasil kondensasi uap dan gas magmatik dari
dalam gunung api. Contohnya, danau yang dijumpai di kawah Ijen, Jawa
Timur.
2. Fumarol
Fumarol adalah uap panas (vapour) yang keluar melalui celah-celah
dalam batuan dan kemudian berubah menjadi uap air (steam). Pada
mulanya istilah ini digunakan untuk mendeskripsi manifestasi yang
mengeluarkan gas vulkanik. Fumarol yang berasosiasi dengan sistem
hidrothermal vulkanik dapat mengeluarkan uap air dengan kecepatan
>150 m/s, dan umumnya mengandung gas magmatik yang sangat agresif
seperti HF, HCl, dan SO2. Apabila kandungan SO2 dominan maka suhu
uap air dapat mencapai >1300C.
3. Solfatara
Istilah ini diambil dari nama sistem hidrothermal vulkanik aktif di Italia,
yaitu Phlegrean Fields. Solfatara adalah rekahan dalam batuan yang
menyemburkan dalam uap air (steam) yang bercampur dengan SO2 dan
H2S (kadang-kadang SO2). Di sekitar lubang rekahan tersebut di
endapkan sulfur dalam jumlah yang banyak. Endapan sulfurnya dapat di
tambang seperti yang terdapat dikawah Ijen, Jawa Timur.
4. Steaming Ground
Apabila uap air (steam) yang keluar sedikit jumlahnya dan keluar
melalui pori dalam tanah atau batuan, maka terbentuklah steaming
ground, bukan lagi fumarol. Kenampakannya hanya berupa uap putih dan
hangat, tidak terdengar bunyi dari tekanan uap yang tinggi seperti pada
fumarol.
5. Warm Ground
Gas-gas dan uap air yang naik kepermukaan akan menaikan suhu
disekitar daerah thermal area sehingga suhu disekitar derah ini akan lebih
tinggi dari sekitar dan juga lebih tinggi dari suhu di dekat permukaan
bumi yang kadang-kadang mencapai 300C- 400C.
6. Neutral Hot Springs
Neutral Hot Springs merupakan mata air panas dengan pH netral atau
mendekati netral (pH 6-7). Mata air ini di asosiasikan sebagai direct
discharge fluida dari reservoar ke permukaan bumi. Umumnya
mengandung ion klorida yang tinggi sehingga seringkali disebut air
klorida. Mata air ini memiliki suhu yang tinggi bahkan kadang-kadang
sampai mendekati titik didih (>700C) sehingga seringkali diselimuti uap
putih yang tidak lain adalah uap air panas. Disekitar mata air sering
dijumpai endapan silika sinter dan mineral-mineral sulfida, seperti galena
(PbS), pyrite (FeS2), dan lain-lain.
7. Acid Hot Spring
Acid hot spring merupakan mata air panas, dengan pH asam (pH < 6)
yang terbentuk dari hasil kondensasi gas-gas magmatik dan uap panas
(vapour) didekat 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. Apabila
partikel-partikel ini bercampur dengan air dari mata air, maka akan
terbentuk mudpools / mudpots. Apabial tidak bercampur dengan air,
tetapi hanya berupa uap asam panas, maka batuan yang terdisintegrasi ini
akan menyebabkan ground collapse dan membentuk lubang besar.