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.