II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Daerah Penelitian

Gambar 1. Daerah penelitian area panasbumi Gedongsongo di lereng Selatan

Gunung Ungaran dan sekitarnya (Bakosurtanal, 2002).

Lokasi penelitian daerah manifestasi panasbumi Gedongsongo ini berada di

lereng Selatan Gunung Ungaran sebelah Baratdaya Kota Semarang, Provinsi

Jawa Tengah. Secara geografis, lokasi penelitian ini berada pada UTM-X

425000 - 429000 dan UTM-Y 9199000 – 9205000 dengan ketinggian sekitar

U

5

1950 meter di atas permukaan laut. Dengan luas area penelitian yaitu 4x6

km2.

2.2. Fisiografi Regional

Gunung Ungaran merupakan gunungapi kuarter yang menjadi bagian paling

utara dari Pegunungan Serayu Utara yaitu gunungapi Ungaran-Telemoyo-

Merbabu-Merapi seperti ditunjukkan pada Gambar 2 (Bemmelen, 1970).

Gambar 2. Citra satelit yang menunjukkan rangkaian gunungapi Ungaran-

Telemoyo-Merbabu-Ungaran.

Daerah Gunung Ungaran ini di sebelah Utara berbatasan dengan dataran

aluvial Jawa bagian Utara, di bagian Selatan merupakan jalur gunungapi

Kuarter (Sindoro, Sumbing, Telomoyo, Merbabu), sedangkan pada bagian

6

Timur berbatasan dengan Pegunungan Kendeng (Gambar 3). Bagian Utara

Pulau Jawa ini merupakan geosinklin yang memanjang dari Barat ke Timur

(Bemmelen, 1970).

Gambar 3. Sketsa fisiografi Pulau Jawa bagian tengah dengan modifikasi

(Bemmelen, 1970).

2.3. Morfologi Gunung Ungaran

Geologi komplek depresi Ungaran telah dibahas oleh beberapa peneliti,

diantaranya Bemmelen (1941,1949), van Padang (1951), Hadisantono dan

Sumpena (1993), Thanden dkk. (1996). Gunung Ungaran termasuk ke dalam

gunungapi tipe B, yaitu gunungapi yang tidak diketahui letusannya sejak

tahun 1600 hingga sekarang. Secara umum mereka menjelaskan bahwa

evolusi gunung Ungaran dibagi menjadi tiga, yaitu morfologi gunung

Ungaran paling Tua, kedua Ungaran Tua, dan ketiga Ungaran Muda yang

ditunjukkan pada Gambar 4. Masing-masing periode dibedakan antara satu

terhadap yang lainnya oleh proses runtuhan karena volkano-tektonik.

U

Peta Sketsa Fisiografi

Jawa Tengah

7

Gambar 4. Urutan terbentuknya deretan Gunung Ungaran sampai Merapi

(Bemmelen, 1949).

Periode pertama, Gunung Ungaran Paling Tua terbentuk pada Pleistosen

Bawah yang produknya terdiri dari aliran piroklastik dan lava andesit

basaltik. Produk letusan Gunung Ungaran Paling Tua ini diendapkan sebagai

formasi Damar Tengah dan Damar Atas. Kemudian menyusul tufa andesit

augit-hornblende dan piroklastik aliran andesitik. Periode pertumbuhan

Gunung Ungaran Paling Tua ini diakhiri dengan perusakan tubuhnya pada

Pleistosen Muda.

Periode kedua, Gunung Ungaran Tua terbentuk dan produknya terdiri dari

basalt andesitik augit-olivin. Produk letusan Gunung Ungaran Tua ini

kemudian diendapkan di atas Formasi Damar secara tidak selaras yang

disebut Formasi Notopuro. Formasi Notopuro terdiri dari endapan aliran

piroklastik. Periode kedua ini berakhir dengan keruntuhan yang bersamaan

dengan terjadinya sistem sesar volkano-tektonik (Bemmelen, 1941). Akibat

8

dari fase perusakan ini Gunung Ungaran Tua hancur dan tersisa tiga blok

bagian yang dikelilingi oleh suatu sistem sesar cincin dimana Formasi

Notopuro sedikit terlipat. Akibat sistem sesar cincin ini maka terjadi beberapa

kerucut parasit seperti Gunung Turun, Gunung Mergi dan Gunung

Kendalisodo. Sistem sesar cincin dan urutan patahan dari yang tertua hingga

termuda ditunjukkan pada Gambar 5 (Bemmelen, 1970).

Periode ketiga, Gunung Ungaran Muda terbentuk melalui Pusat letusan

Gunung Ungaran Tua. Hadisantono dan Sumpena (1993) menjelaskan bahwa

hasil pengamatannya di lapangan menunjukkan bahwa Gunung Ungaran

Muda menghasilkan banyak aliran lava yang komposisinya berkisar antara

basaltik sampai andesitik. Endapan aliran piroklastik dapat ditemukan di

lereng Baratlaut, Timurlaut, Utara, Baratdaya, Timur-Tenggara dan Selatan.

Data petrografi dari peneliti terdahulu menunjukkan bahwa komposisi batuan

Gunung Ungaran Muda adalah andesit augit-hornblende tanpa olivine.

9

Gambar 5. Sistem sesar cincin ungaran dan urutan patahan Ungaran dari

yang tertua (1) hingga termuda (6) (Bemmelen, 1970).

10

2.4. Geologi Regional

Sistem panasbumi yang berkembang di Gunung Ungaran secara geologi

berada di zona depresi dengan litologi permukaan didominasi oleh batuan

vulkanik berumur Kuarter berupa kerucut-kerucut muda. Prospek panasbumi

daerah ini bersistem dominasi air, yang secara struktural dikontrol oleh

struktur kaldera Ungaran. Struktur geologi daerah Ungaran dikontrol oleh

struktur runtuhan (collapse structure) yang memanjang dari barat hingga

tenggara dari Ungaran. Batuan vulkanik penyusun pra-Kaldera dikontrol oleh

sistem sesar yang berarah Baratlaut–Baratdaya dan Tenggara-Barat. Pada

batuan vulkanik penyusun post-Kaldera hanya terdapat sedikit struktur yang

dikontrol oleh sistem sesar regional (Budiardjo dkk., 1997).

Pemunculan manifestasi Gedongsongo dikontrol oleh zona struktur berarah

Utara - Selatan sebagai pembatas pemunculan dan struktur berarah Timurlaut

– Baratdaya sebagai media keluarnya manifestasi Gedongsongo (Rezky dkk.,

2012). Gambar 6 peta geologi daerah penelitian menunjukkan bahwa struktur

patahan primer yang melewati daerah manifestasi Gedongsongo berarah

Timurlaut-Baratdaya. Wahyudi (2005) menyatakan urutan stratigrafi Gunung

Ungaran dan sekitarnya dari yang tertua hingga yang termuda yaitu andesit 5,

andesit 4, batu lempung (claystone), batu pasir (sandstone), andesit 3, breksi

vulkanik, andesit 2, endapan piroklastik, dan andesit 1.

Tabel 1 menunjukkan perbedaan antara batuan beku, piroklastik, sedimen,

dan konglomerat. Dimana batuan daerah penelitian antara lain batuan lava

andesit (batuan beku), endapan piroklastik dan breksi vulkanik (sedimen).

Gambar 6. Peta geologi regional dan manifestasi daerah panasbumi Gedongsongo dan sekitarnya dengan modifikasi (Wahyudi, 2005).

Tabel 1. Pembeda Batuan Beku, Piroklastik, Sedimen dan Metamorf.

Nama

batuan

Beku Piroklastik Sedimen Metamorf

Diagenesa Batuan yang terbentuk

akibat membekunya

magma pada waktu

perjalanannya ke

permukaan bumi.

Batuan yang disusun oleh

material-material yang

dihasilkan oleh letusan

gunung api.

Batuan yang terbentuk dalam

suatu siklus sedimentasi

(pelapukan-transportasi-

sedimentasi-diagenesa).

Batuan yang terbentuk akibat

proses perubahan tekanan (P),

temperatur (T) atau keduanya

secara (Isokimia), fase padat,

Temperatur 200-800 C.

Kenampakan

khas

Warna beragam, banyak

mineral.

Warna kusam, pecah-

pecah, rapuh.

Warna dominan coklat, kasar

jika diraba, dominan sedimen

klastik.

Sangat kompak, dan

mengkilap, warna beragam.

Komponen Gelas, mineral, massa

dasar

Litik, Gelas, Mineral,

Fragmen litoklas.

Fragmen Klastik, Fragmen

Non-Klastik, Massa Dasar,

Semen.

Dominan mineral dari batuan

asal (Isokimia).

Struktur Vasikular, Amigdaloidai,

Kekar Kolom dan Kekar

berlembar

Vesikular, Cross-bedded,

cross-laminated.

Berlapis, paralel lamination,

cross lamination, cross

bedding, grading bedding, dll.

Ada/tidak orientasi kesejajaran

antara tekstur atau

Foliasi/Non-Foliasi.

Tekstur (Fanerik, Afanitik,

Porfiritik), (Equigranular,

inequigranular)

Fragmen litoklas

beragam, Vesikular,

Amigdaloidal.

Klastik: Grain size, Sortin,

Roundne, Kemas.

Lepidobiatik, Nematoblastik,

Granoblastik, granulablastik,

Homeo/Heteroblastik.

Non-Klastik: Fragmen

Skeletal/Non-Skeletal,

Lumpur Karbonat,

Monomineral, dan Karbon.

13

2.5. Stratigrafi

Menurut Thanden dkk. (1996) batuan gunungapi yang meliputi daerah

penelitian merupakan batuan Gunungapi berumur Kuarter, diantaranya yaitu

batuan gunungapi andesit (Qls) yang berumur Holosen tengah, batuan

endapan piroklastik (Qhg) yang berumur Holosen bawah, dan batuan breksi

vulkanik (Qpkg) yang berumur Pleistosen bawah. Batuan gunungapi andesit

(Qls) merupakan batuan gunungapi termuda pada daerah penelitian seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 7. Kolom stratigrafi lembar Magelang-Semarang (Thanden dkk.,

1996).

14

2.6. Kajian Sistem Panasbumi

Sistem panasbumi terdiri atas beberapa unsur utama, yaitu sumber panas

alami (Hot Rock), suplai air yang cukup, reservoar dan batuan penutup (cap

rock).

2.6.1. Sumber Panas Alami (Hot Rock)

Sumber panas suatu daerah panasbumi adalah intrusi magma ke dalam

kerak bumi yang memiliki temperatur 600-900C pada kedalaman

sekitar 7-15 km dari permukaan bumi. Panas dari intrusi magma ini

dihantarkan secara konduktif oleh batuan menuju akuifer, untuk

selanjutnya dihantarkan secara konvektif oleh fluida dalam akuifer.

Karena itu, daerah panasbumi umumnya berlokasi disekitar daerah

vulkanis (gunung berapi). Di Indonesia, daerah produktif maupun

potensial panabumi terletak diepanjang zona subduksi dan gunung

berapi.

2.6.2. Suplai Air (Fluida)

Pada awalnya, para ahli geologi menduga bahwa sumber air (fluida)

panasbumi berasal dari air magmatik, yaitu air yang dilepaskan dari

magma cair ketika tekanannya berkurang. Namun dengan

ditentukannya aplikasi teknik isotop alam dalam panasbumi telah

membuktikan bahwa sumber fluida tersebut adalah air meteorik (air

hujan), hanya sebagian kecil daerah panasbumi yang sumber fluidanya

berasal dari air magmatik. Air meteorik tersebut masuk ke dalam

15

reservoir melalui patahan dan dipanasi oleh batuan melalui proses

konduktif dan konveksi. Jika suatu reservoir panabumi dieksploitasi,

maka ketersediaan suplai air harus diperhatikan agar produksi dapat

berkelanjutan.

2.6.3. Reservoir Panasbumi

Akuifer adalah suatu formasi geologis yang dapat menyimpan air.

Batuan permeabel merupakan media yang baik untuk menyimpan air.

Reservoir panasbumi berupa akuifer dengan batuan permeabel yang

berbeda-beda. Sistem reservoir dengan sifat permeabilitas tinggi akan

menghasilkan uap dari sumur yang dapat memproduksi paling sedikit

20 ton/jam, bahkan beberapa sumur panasbumi dapat memproduksi uap

hingga ratusan ton/jam.

2.6.4. Batuan Penutup (cap rock)

Batuan penutup merupakan batuan dengan permeabilitas yang rendah

yang menyebabkan fluida tidak dapat menembusnya, kecuali melalui

patahan yang ada. Lapisan ini juga berfungsi menjaga tekanan

reservoir.

Dari Gambar 8 sirkulasi fluida dalam sistem panasbumi dapat

dijelaskan secara singkat. Air hujan yang memiliki temperatur relatif

rendah dan densitas relatif tinggi masuk ke dalam bumi melalui

patahan-patahan dan mencapai akuifer yang berupa batuan permeabel,

dimana dalam akuifer tersebut fluida menerima transfer panas yang

16

berasal dari intrusi magma secara konduktif. Air yang panas atau dapat

juga berupa uap memiliki densitas yang lebih rendah sehingga bergerak

ke atas melalui patahan yang terdapat dalam batuan penutup dengan

permeabilitas rendah, mengalir menuju permukaan bumi dan keluar

berupa manifestasi panasbumi seperti fumarol, heated pool dan mata air

panas.

Gambar 8. Model sistem panasbumi secara umum. (1) sumber panas,

(2) reservoar, (3) lapisan penutup, (4) patahan, (5) daerah

resapan (recharge area) (Anonim, 2010).