PENGENALAN GEOFISIKA PANASBUMIAsnawir Nasution

RESISTIVITYApliaksi 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 :

Pengamatan lapanganPenyelidikan 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 lapanganDari 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.

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

I

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

I

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

MN 4

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

MN 4

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.

KesalahanKesalahan 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 25o, 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 dataInterpretasi 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-ONPenyelidikan 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 (T0), 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 dasarTeori 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 = 103 gall = 10-3 cm S-2 ), equivalent dengan 10 g u .

Pengamatan LapanganKalibrasi 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.

MagnetikTujuan 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.