PENGENALAN GEOFISIKA PANASBUMI

Asnawir Nasution

RESISTIVITY

Apliaksi geofisika, dalam hal ini penekanannya pada

penyelidikan resistivity (tahanan jenis) di daerah

manifestasi panasbumi. Metoda “ Schlumberger resistivity

sounding”, “Schlumberger resistivity profiling” membantu

memahami, mengetahui luas dan kedalaman zona potensial

suatu lapangan panasbumi, terutama zona konduktif dan

resistif yang berhubungan dengan zona reservoir.

Hasil aplikasi geofisika ini membantu dalam melakukan

esplorasi panasbumi yang lebih rinci untuk kepentingan

pengembangan tenaga listrik.

Uraian teoritis gofisika panasbumi:

Disebabkan intensifnya struktur geologi dan kompleknya

stratigrafi suatu tumpukan batuan gunung api, penggunaan

metoda geofisika secara teratur dapat memberikan gambaran

sifat fisika batuan bawah permukaan.Sifat fisik tersebut

didasarkan perbedaan harga tahanan jenis dari masing-

masing lapisan batuan suatu lapangan panasbumi.

Secara teoritis, pada umumnya batuan dan soil (batuan

beku, tanah kering, tufa kompak dll.)merupakan penghantar

listrik yang kurang baik atau bertahanan jenis tinggi.

Berkurang nya harga tahanan jenis ini tergantung pada

adanya : fluida yang mengisi ruangan antar butir batuan,

kandungan garam dalam air, distribusi air dalam batuan

serta pelapukan batuan. Pengukuran geolistrik

(resistivity) dengan metoda “schlumberger” dapat membantu

mengetahui zona-zona suatu lapisan (resistif dan

Konduktif).

Cara pengamatan lintasan tahanan jenis:

Cara pengukuran yaitu dengan mengalirkan arus

listrik berfrekwensi tinggi (> 1.0 Hz) kedalam

tanah melalui sepasang elektroda A dan B. Beda

potensial yang terjadi diukur melalui sepasang

elektroda potensial tak terpolarisasi (M dan N) yang

simetris terhadap A dan B (Gb.1). Besarnya beda

potensial yang diukur merupakan fungsi kuat

arus, harga tahanan jenis batuan yang dialiri

arus listrik dan jarak geometris antar

elektroda. Hubungan antar harga tahanan jenis

batuan dengan beda potensial dan arus listrik

yang di injeksikan kedalam tanah adalah

sebagaiberikut:

Gb.1 SUSUNAN ELEKTRODA MENURUT ATURAN SCHLUMBERGER

Dimana :

a = Harga tahan jenis semu batuan (Ohm - m)

V= Beda potensial antara titik A dan B (Volt)

I = Kuat arus (mili Ampere), dan

K = Faktor geometri yang tergantung pada

jarak elektroda A dan B (m)

MN = Jarak antara elektroda potensial (m)

Untuk K :

Va = --------- K

I

Va = --------- K

I

AB/2)2 MNK = --------- - --------

MN 4

AB/2)2 MNK = --------- - --------

MN 4

Pengamatan lapangan

Penyelidikan geolistrik diawali oleh pembuatan lintasan

dengan menggunakan alat ukur (To), spacing 250 hingga 500

meter untuk setiap titik amat. Panjang lintasan dapat

mencapai 8-10 km. Sedangkan jarak antara satu dengan lain

lintasan 500 m.

Banyaknya lintasan geolistrik tergantung pada luas daerah

kenampakan panasbumi dan tingkat kesulitan

medan.Lintasan-lintasan tersebut digunakan untuk

pengukuran resistivity mapping maupun resistivity

sounding. Penyelidikan resistivity mapping digunakan

untuk mengetahui penyebaran batuan secara mendatar,

sedangkan sounding digunakan untuk mengetahui ketebalan

dari setiap perlapisan di bawah permukaan.

Penyelidikan untuk pencarian sumber panasbumi (reservoir)

dilakukan dengan pengukuran geolistrik (resitivity)

mapping dimana AB/2 = 250 m, 500, 750, 1000, 1500, dan

AB/2 = 2000 meter. Sedangkan resistivity sounding

(pendugaan geolistrik), Pengukurannya dimulai dari AB/2

0.5, 2, 3, 5, 10, 25 50 s/d 100, 250, 500, 750, 1000,

1500, 2000 m.

Bentangan elektroda arus berjarak maksimum 2000 meter

dengan konfigurasi elektroda potensialnya tertentu.

Penggunaan susunan tersebut terutama karena faktor

geometris yang selalu berubah - ubah menurut jaraknya,

dan besar tahanan jenis semu dapat dihitung dengan

menggunakan rumus seperti diatas.

Pengolahan data lapangan

Dari data-data pengukuran selanjutnya di plot dalam skala

logaritma. Selain itu digunakan juga "soft ware" dalam

pengolahan data "Vertical Electrical Sounding" (VES),

dengan menggunakan Resint 31. Dari hasil pengolahan maka

akan diperoleh formasi tahanan jenis bawah permukaan dan

kedalamannya, yang digambarkan oleh kurva "VES",

penampang tahanan jenis dan kontur sebaran tahanan jenis

semu.

Penampang tahanan jenis tersebut di atas selanjutnya

dikompilasi dengan data-data geologi setempat untuk

menerangkan kecendrungan umum mengenai tahanan jenisnya,

kedalaman lapisan batuan dan ketebalan lapisan batuan

resistif dan konduktif, sebaran vertikal dan horizontal,

anomali yang memperlihatkan variasi lokal, distribusi

tahanan jenis dan gejala-gejala geologi lainnya di bawah

permukaan.

Kesalahan

Kesalahan yang cukup berarti dalam pengukuran tahanan

jenis antara lain :

Simpangan arus segi empat (square wave) + 0.027 mV atau

sekitar 3% pada pembacaan <1.0 mV. Tahanan porous pot

< 2 k-ohm akan memberikan kesalahan pada V terukur

relatif kecil.

Susunan elektroda akan memberikan kesalahan maksimum 5%

walupun perbandingan posisi elektora tetap dipertahankan

MN< 1/10 AB/2.

Pembelokan titik pengukuran tidak lebih dari 25 o, hanya

memberikan kesalahan <10%.

Walaupun titik pengamatan geolistrik ini ditentukan

dengan alat theodolite, namun karena pertimbangan medan

di beberapa tempat masih terdapat pembelokan-pembelokan.

Beberapa kesalahan ini sudah dilakukan koreksi.

Electric Conductivity (EC)

EC air bawah permukaan yang terdapat pada setiap daerah

penyelidikan, seperti EC air sumur, sungai atau air dari

sumurbor digunakan sebagai indikator dalam membantu

menentukan jenis/formasi batuan bawah permukaan ber sama

dengan hasil pengukuran tahanan jenis batuan.

Interpretasi data

Interpretasi didasarkan pada data lapangan, umumnya

dilaku kan dengan menganalisis terhadap sifat fisika

batuan melalui nilai tahanan jenisnya, porositas dan

permeabilitas batuan, kandungan mineral, kelarutan garam

dan lain-lain.

Teknik penafsiran dari data lapangan dilakukan dalam dua

tahap, yaitu :

Tahap pertama, membandingkan antara kurva yang didapat

dari pengolahan data lapangan dengan kurva standard yang

telah dihitung secara matematis. Dengan demikian akan

diketahui perkiraan harga tahanan jenis (a) dan

ketebalan (h) masing- masing lapisan. Hasil pengolahan

data tahap pertama ini akan dijadikan model dalam program

komputer "VES".

Tahap Kedua, selanjutnya memasukan hasil interpretasi

data tahap pertama sebagai model dalam program yang lebih

akurat dengan prosentase kesalahan sekecil mungkin.

Interpretasi panasbumi Hasil penyelidikan :

Nilai tahanan jenis rendah (<10 -meter) berhubungan

dengan suatu zona panas dibawah permukaan dan batuan

lempung ubahan yang dapat disebut sebagai zona konduktif.

dari zona konduktif (kemungkinan berasosiasi dengan

lempung ubahan dekat permukaan yang dianggap sebagai

lapisan tudung, terutama pada tempat yang lebih dangkal ,

atau lempung sedimen yang terdapat jauh dibawah

permukaan) yang berasosiasi dengan produk lainnya.

Nilai tahanan jenis rendah pada resistivity mapping suatu

lapangan panasbumi bertujuan mengidentifikasi luas daerah

bertahanan jenis rendah (10 -meter).

Zona resistif biasanya mempunyai nilai tahanan jenis > 10

-meter yang kemungkinan dapat berupa reservoir

panasbumi (kedalaman reservoir umumnya > 500 m). Zona

resistif (kemungkinan berasosiasi dengan batuan

berfrakturasi dan fluida panasbumi) sebagai reservoir

panasbumi pada suatu kedalaman dapat diketahui.

Nilai tahan jenis lebih besar dari 25 Ohm-meter,

kemungkinan berasosiasi dengan reservoir. Penyelidikannya

menggunakan Resistivity sounding bertujuan mengidentifi

kasi tebalnya (kedalaman) batuan konduktif dan resistif.

Penyelidikan HEAD-ON

Penyelidikan Head-On hampir sama caranya dengan

geolistrik, digunakan untuk mendeteksi struktur sesar di

bawah permukaan yang di perkirakan akan berhubungan

dengan aktivitas panasbumi yang terjadi di wilayah ini.

Penyelidikan ini akan sangat berguna pada saat penentuan

lokasi pemboran di kemudian hari.

Jumlah titik amat yang di ukur pada pengukuran ini yaitu

tergantung pada kebutuhan masing-masing titik amat dengan

jarak antar titik yaitu 100 m pada lintasan X dan Y.

CSAMT:

Untuk melengkapi data seperti geolistrik, Head-On dll.,

tersebut di atas maka pengukuran CSAMT juga dapat

diterapkan. Pelaksanaan pengukuran ini terdiri dari

bentangan kabel TX yang disebar di sebelah selatan kira-

kira berjarak 3.5 km dari lintasan yang diukur. Sampling

dilakukan pada setiap jarak 100 m yang memotong daerah

anomali rendah sepanjang lintasan geosentrik dari hasil

pengukuran mapping. Oleh karena sesuatu hal yang tidak

dimengerti dari data lapangan ini tidak diproses karena

jika dibandingkan dengan data geolistrik sounding akan

berbeda jauh dimana data CSAMT nilai tahanan jenisnya

sangat besar.

Survey Gaya berat (Gravity):

Pengukuran gravitasi terutama ditujukan untuk mengetahui

struktur regional daerah penyelidikan. Survey Gravity

pada lapangan panasbumi, terutama geologi bawah permukaan

diselidiki berdasarkan variasi, besaran medan potensial

gaya tarik bumi (dalam m gal) yang dibangun oleh density

(rapat massa) batuan bawah permukaan. Perbedaan rapat

massa batuan dibawah permukaan merupakan perbedaan sifat

fisik dari batuan tersebut.

Anomali gaya berat adalah hasil perbedaan dalam density

atau “density contras” antara suatu body batuan dan

daerah sekitarnya. Dengan besaran atau “anomaly contras”

tersebut dapat dibuat penafsiran, baik secara kualitatif

maupun kwantitatif struktur geologi bawah permukaan.

Alat yang digunakan:

Alat yang digunakan pada survey gaya berat:

Gravimeter La Coste & Remberg G – 802 (Jenis geodetic),

1-2 set Theodolite (T 0), Altimeter Pauline atau GPS

(Geographic Positioning System) serta generator atau

listrik pengisi baterai untuk gravimeter.

Perlengkapan lainnya : 1 buah piringan, 2 buah baterai

kering 12 volt, 1 buah baterai charger dan 1 tas gendong.

Teori dasar

Teori dasar dari metoda gravity survey adalah

menggunakan “ Newton’s Law of Gravitation”, menyatakan

bahwa Gaya tarik “F”, antara 2 massa m1, dan m2 yang

mempunyai dimensi kecil, berbanding lurus terhadap jarak

“r” antara keduanya :

F = G m1 m2

r2

Dimana G adalah gravitasi kontras (6.67 x 10 -11 m3 kg-1 S –

2)

Satuan Gravity (Units of Gravity)

Nilai rata-rata geravitasi dipermukaan bumi 9.8 mS-

2.Variasi didalam gravitasi disebabkan oleh variasi

density bawah permukaan adalah 100 mS-2 (micrometer

per second).

Nilai ini disebut juga sebagai gravity unit (g u).

Satuan dari Gravity adalah milligall (1 mgal = 10 3 gall =

10-3 cm S-2 ), equivalent dengan 10 g u .

Pengamatan Lapangan

Kalibrasi gravity meter perlu dilaksanakan di Bandung

(dari Dg 0 ke Dg 7). Tujuannya untuk mengetahui “Drift”

(apungan) dari alat tersebut. Bila drift tersebut terlalu

besar atau terlalu kecil, perlu dilakukan “adjustment“

atau kalibrasi, sama halnya dengan altimeter.

Pemantauan lokasi dan ketinggian titik amat dilakukan

dengan Theodolith (T0) dan GPS atau altimeter. Perbedaan

ketinggian antara T 0 dengan altimeter atau GPS s/d 3 m,

ini masih dapat di tolelir (diterima), sebab 3 m sama

dengan atau 1 mgal. Pemantauan kordinat titik amat

dilakukan dengan mengikatkan minimal pada 2 buah titik

trianggulasi. Didasarkan jarak pengukuran, survey gravity

tebagi dua yaitu pengukuran setiap jarak 500 m dan

pengukuran jarak antar titik sekitar stiap 1000 m.

Pengukuran ini dapat dilakukan padal lintasan geolistrik

dan pengukuran di luar lintasan geolistrik. Didalam

lintasan geolistrik, pengukuran ditujukan untuk

mengetahui struktur lokal. Sedang diluar lintasan

geolistrik untuk mengetahui struktur regional. Hasil yang

diperoleh dari kedua pengukuran diharapkan akan dapat

memperlihatkan pola struktur yang relatif sama.

Magnetik

Tujuan pengukuran magnetik pada dasarnya sama dengan

pengukuran gravity yaitu untuk mengetahui struktur di

wilayah penyelidikan. Hasil penyelidikan ini akan

memperlihatkan sifat kemagnitan batuan di bawah

permukaan, dimana batuan yang terkena panas akan

menyebabkan tingkat kemagnitannya akan berkurang atau

hilang. Jumlah titik yang diukur adalah sama dengan

jumlah titik amat gravity.