SURVEI MAGNETOTELURIK (MT) DAN TIME DOMAIN ELECTROMAGNETIC (TDEM)
DAERAH PANAS BUMI DOLOK MARAWA, KABUPATEN SIMALUNGUN
PROVINSI SUMATERA UTARA
Asep Sugianto1), Sri Widodo1), Dhonna Yulianty2), dan Tanti Indriani2) 1)Kelompok Penyelidikan Panas Bumi dan 2)Bidang Sarana Teknik,
Pusat Sumber Daya Geologi
SARI
Survei Magnetotelurik (MT) dan Time Domain Electromagnetic (TDEM) telah dilakukan
di daerah panas bumi Dolok Marawa pada tahun 2015. Secara administrasi daerah tersebut
terletak di Kecamatan Silau Kahean, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara.
Manifestasi panas bumi muncul berupa sebaran mata air panas di sekitar Bukit (Dolok) Tinggi
Raja dengan temperatur antara 37oC hingga 65oC. Survei ini bertujuan untuk memperoleh
informasi struktur tahanan jenis bawah permukaan yang berkorelasi dengan sistem panas
bumi. Pengukuran MT dan TDEM telah dilakukan pada 43 titik ukur yang tersebar membentuk
7 lintasan berarah baratdaya-timurlaut dengan jarak antar titik ukur sekitar 500 m.
Hasil survei MT dan TDEM memperlihatkan adanya zona tahanan jenis rendah di
sekitar Dolok Tinggi Raja yang melebar ke arah timur dan selatan. Dari hasil pemodelan
tahanan jenis MT 2D, nilai tahanan jenis rendah tersebut tersebar dari dekat permukaan
hingga kedalaman sekitar 500 m dengan pola memanjang dari baratdaya hingga ke timurlaut.
Nilai tahanan jenis rendah yang berada di sekitar mata air panas Tinggi Raja, Balakbak, dan
Partulatula diinterpretasikan sebagai batuan ubahan yang berperan sebagai batuan penudung
pada sistem panas bumi di daerah ini. Berdasarkan hasil kompilasi dengan data terdahulu,
daerah prospek panas bumi diperkirakan terletak di sekitar Dolok Tinggi Raja melebar ke arah
timur dan selatan dengan luas sekitar 4 km2.
PENDAHULUAN
Daerah panas bumi Dolok Marawa
merupakan salah satu lokasi panas bumi
yang terletak di Pulau Sumatera. Daerah
tersebut berada di sebelah timurlaut Danau
Toba dan di sebelah tenggara Pembangkit
Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
Sibayak. Secara administrasi termasuk
kedalam Kecamatan Silau Kahean,
Kabupaten Simalungun, Sumatera Utara.
Keberadaan potensi panas bumi dicirikan
dengan munculnya beberapa manifestasi
panas bumi permukaan. Manifestasi
tersebut berupa mata air panas dan kolam
panas dengan temperatur antara antara
37oC hingga 65oC. Penelitian
kepanasbumian telah banyak dilakukan
sejak tahun 1972 hingga sekarang.
Diantaranya inventarisasi dan penyelidikan
pendahuluan gejala panas bumi di daerah
Sumatera Utara (Akbar, 1972),
penyelidikan geologi dan geokimia
(Setiawan, dkk., 2006), penyelidikan gaya
berat dan magnet (Suryakusuma, dkk.,
2006), penyelidikan geolistrik (Zarkasyi,
dkk., 2006), penyelidikan terpadu geologi,
geokimia, dan geofisika (Sundhoro, dkk.,
2006), dan survei gaya berat dan audio
magnetotelurik (Sugianto, dkk, 2015).
Dalam rangka menindaklanjuti penelitian
sebelumnya, maka pada tahun 2015 telah
dilakukan survei magnetotelurik (MT) dan
time domain electromagnetic (TDEM).
Survei ini bertujuan untuk memperoleh
informasi struktur tahanan jenis bawah
permukaan yang berkorelasi dengan
sistem panas bumi.
Metode MT merupakan metode
geofisika yang sering digunakan dalam
survei panas bumi karena memiliki
penetrasi yang dalam >5 km dan dapat
mendeteksi lapisan konduktif diantara
lapisan batuan resistif yang tebal (Ushijima,
dkk., 2000). Penggunaan metode MT
dalam eksplorasi panas bumi telah banyak
dipublikasikan, diantaranya oleh Mulyadi
dan Guntur (1998), Ushijima dkk. (2005),
Uchida (2005), Sugianto, dkk. (2010), dan
Sugianto, dkk. (2011).
Data MT yang terukur di lapangan
umumnya mengalami distorsi akibat
adanya struktur 3D di dekat permukaan,
sehingga menimbulkan efek statik
(Sugianto, 2014). Efek statik atau static
shift tersebut dapat diselesaikan melalui
koreksi data MT dengan data time domain
electromagnetic (TDEM), seperti telah
dibahas antara lain oleh Jones (1988),
Sternberg, dkk. (1988). Karena itu, pada
survei ini dilakukan pengukuran MT dan
TDEM, dimana data TDEM akan
digunakan untuk mengkoreksi efek statik
pada data MT.
Geologi dan Manifestasi Panas Bumi
Secara geologi daerah Dolok
Marawa didominasi oleh batuan vulkanik
berupa aliran dan jatuhan piroklastik
produk letusan Toba, lava Sipapagus, lava
Bahtopu yang berumur Kuarter. Selain
produk vulkanik ditemukan juga batuan
sedimen seperti endapan travertin dan
aluvium (Gambar 2). Di sekitar Bahbutala
ditemukan batugamping yang berumur
Tersier dan diperkirakan sebagai batuan
dasar daerah ini. Struktur geologi yang
berkembang di daerah ini berupa sesar
yang berarah baratdaya-timurlaut dan
baratlaut-tenggara (Setiawan, dkk, 2006).
Aktivitas panas bumi di daerah ini dicirikan
dengan munculnya beberapa manifestasi
panas bumi permukaan. Manifestasi
tersebut berupa mata air panas dan kolam
air panas dengan temperatur antara 37oC
sampai 65oC. Manifestasi tersebut muncul
di beberapa lokasi dan menyebar di sekitar
perbukitan (dolok) Tinggi Raja. Di sekitar
manifestasi terdapat endapan travertin
yang tersebar cukup luas.
METODE
Metode yang digunakan dalam
survei ini adalah metode magnetotelurik
(MT) dan Time Domain Electromagnetic
(TDEM). Metode TDEM digunakan untuk
koreksi statik data MT karena data MT yang
terukur di lapangan umumnya mengalami
distorsi sehingga menimbulkan efek statik.
Pengukuran data MT dan TDEM telah
dilakukan pada 43 titik ukur yang tersebar
membentuk 7 lintasan berarah baratdaya-
timurlaut dengan jarak antar titik ukur
sekitar 500 m (Gambar 3). Sebaran titik
ukur MT dan TDEM tersebut didesain
sedemikian rupa agar melingkupi seluruh
perkiraan daerah prospek.
Pemodelan data MT dilakukan
dengan inversi 2D menggunakan algoritma
Non Linear Conjugate Gradient (NLCG)
dari Rodi dan Mackie (2001). Data yang
digunakan dalam pemodelan ini adalah
gabungan dari data MT dan data AMT yang
juga diambil pada tahun 2015.
Penggabungan kedua data ini dapat
memberikan gambaran mengenai struktur
tahanan jenis bawah permukaan yang lebih
detail. Sebaran titik MT dan AMT yang
digunakan dalam pemodelan diperlihatkan
oleh Gambar 3.
Parameter pemodelan meng-
gunakan (a) Smoothing Operator (Tau) 1,
(b) Standard Deviation untuk Data Error
Rho 5% dan Phase 10%, dan (c) Standard
Deviation untuk Error Floor Rho 5% dan
Phase 10%. Parameter tersebut
merupakan parameter pemodelan yang
memberikan hasil terbaik setelah dilakukan
percobaan dengan beberapa kombinasi
parameter.
HASIL
Hasil survei disajikan dalam bentuk
peta tahanan jenis berbagi kedalaman dan
penampang model tahanan jenis 2D. Pada
makalah ini akan disajikan peta tahanan
jenis pada kedalaman 250 m, 500 m, 750
m, 1000 m, dan 2000 m dan penampang
model tahanan jenis 2D lintasan 6 (LG-6)
dan lintasan 8 (LG-8). Selain itu, disajikan
juga peta Base of Conductor (BOC)
berdasarkan hasil interpretasi batas bawah
zona konduktif. Peta BOC tersebut dapat
digunakan untuk mendelineasi daerah
prospek.
Peta tahanan jenis pada kedalaman
250 m, 500 m, 750 m, 1000 m, dan 2000 m
memperlihatkan pola sebaran nilai tahanan
jenis yang bervariasi (Gambar 4). Sebaran
nilai tahanan jenis pada kedalaman 250 m
didominasi oleh nilai tahanan jenis rendah
<20 Ohm.m. Nilai tahanan jenis rendah
yang tersebar di sekitar mata air panas
Tinggi Raja, Balakbak, dan Partulatula
diinterpretasikan sebagai respon dari
batuan ubahan, sedangkan nilai tahanan
jenis yang tersebar di sebelah baratlaut,
timurlaut, dan selatan diinterpretasikan
sebagai respon dari batuan piroklastik.
Pada kedalaman 500 m, di sekitar
manifestasi tersebut terlihat adanya
sebaran nilai tahanan jenis sedang 20-50
Ohm.m. Kondisi ini menunjukkan adanya
perubahan nilai tahanan jenis pada
kedalaman sekitar 500 m yang
diinterpretasikan sebagai batas bawah dari
zona batuan ubahan.
Pada kedalaman 750 m, nilai
tahanan jenis rendah hanya tersebar di
sebelah timur dan baratdaya mata air
panas Tinggi Raja yang diinterpretasikan
sebagai batuan piroklastik jenuh air. Di
sekitar sebaran mata air panas terdapat
nilai tahanan jenis sedang 100-200 Ohm.m
yang diduga sebagai respon dari reservoir
panas bumi karena nilai tahanan jenis
batuan reservoir umumnya lebih tinggi
daripada nilai tahanan jenis batuan
penudung (Johnston, 1992). Zona nilai
tahanan jenis sedang tersebut membentuk
pola kontur tertutup dengan dibatasi oleh
sebaran nilai tahanan jenis rendah-sedang
<50 Ohm.m. Kontras nilai tahanan jenis
sedang 100-200 Ohm.m dengan tahanan
jenis rendah-sedang <50 Ohm.m diduga
sebagai batas dari zona reservoir panas
bumi daerah Dolok Marawa.
Nilai tahanan jenis tinggi >1000
Ohm.m mulai terlihat pada kedalaman
1000 m. Nilai tahanan jenis tinggi tersebut
tersebar secara terpisah di sebelah
baratlaut, timurlaut, dan di sekitar Bukit
(Dolok) Tinggi Raja yang diduga sebagai
respon dari batuan terobosan dan/atau
batuan dasar berupa batuan metamorf.
Sebaran nilai tahanan jenis tinggi ini
semakin meluas pada kedalaman 2000 m
dan membentuk kelurusan berarah
baratdaya-timurlaut dan baratlaut-
tenggara. Pola tersebut ditafsirkan sebagai
indikasi adanya struktur sesar yang
menerus hingga kedalaman 2000 m dan
menjadi salah satu pengontrol sistem
panas bumi di daerah ini.
Model tahanan jenis 2D pada LG-6
dan LG-8 memperlihatkan sebaran nilai
tahanan jenis rendah <20 Ohm.m (zona
konduktif) dari dekat permukaan hingga
kedalaman sekitar 500 m (Gambar 5). Zona
konduktif tersebut tersebar secara
menerus dari baratdaya hingga ke timurlaut
dan diinterpretasikan sebagai batuan
penudung pada sistem panas bumi daerah
Dolok Marawa.
Peta BOC memperlihatkan elevasi
batas bawah zona konduktif yang
mencerminkan kedalaman dari batas
bawah batuan penudung. Peta tersebut
memperlihatkan tiga kelompok BOC yang
memiliki elevasi >-100 m (Gambar 6).
Kelompok pertama tersebar luas dari
sekitar Dolok Tinggi Raja melebar ke arah
timur dan selatan melingkupi mata air
panas Tinggi Raja, Balakbak, dan
Partulatula. Kelompok pertama ini diduga
kuat berkaitan dengan zona prospek panas
bumi karena zona konduktif yang
diinterpretasikan sebagai batuan
alterasi/batuan penudung berada di sekitar
sebaran mata air panas. Kelompok kedua
berada di sebelah barat Dolok Tinggi Raja
yang menyebar dengan pola memanjang
dari utara ke selatan, sedangkan kelompok
ketiga tersebar di sekitar mata air panas
Bahbotala.
PEMBAHASAN
Sistem panas bumi di daerah Dolok
Marawa diperkirakan berkaitan dengan
aktivitas magmatik di bawah Bukit (Dolok)
Bahtopu yang secara geologi tersusun atas
batuan andesit. Batuan penudung yang
umumnya dicirikan dengan nilai tahanan
jenis rendah (zona konduktif) diperkirakan
berada di sekitar mata air panas Tinggi
Raja, Balakbak, dan Partulatula yang
tersebar cukup luas dari dekat permukaan
hingga kedalaman sekitar 500 m.
Delineasi daerah prospek
ditentukan dengan kompilasi data geosain.
Kompilasi tersebut dibuat berdasarkan
hasil pemodelan MT dan peta BOC yang
telah ditumpangsusunkan dengan hasil
survei gaya berat dan AMT (Sugianto, dkk.,
2015). Peta kompilasi geosain
diperlihatkan oleh Gambar 7. Berdasarkan
peta kompilasi tersebut, daerah prospek
panas bumi diperkirakan berada pada zona
anomali gaya berat residual rendah yang
berasosiasi dengan zona rekahan, zona
nilai tahanan jenis sedang, dan zona BOC
dengan elevasi >-100 m yang berasosiasi
dengan batas bawah zona konduktif.
Daerah prospek tersebut terletak di sekitar
Bukit (Dolok) Tinggi Raja melebar ke arah
timur dan selatan dengan luas sekitar 4
km2.
KESIMPULAN
Hasil survei magnetotelurik (MT)
dan Time Domain Electromagnetic (TDEM)
memperlihatkan adanya zona tahanan
jenis rendah <20 Ohm.m di sekitar Bukit
(Dolok) Tinggi Raja yang melebar ke arah
timur dan selatan. Tahanan jenis rendah
tersebut diperkirakan berasosiasi dengan
batuan ubahan yang berperan sebagai
batuan penudung. Hasil pemodelan
tahanan jenis MT 2D memperlihatkan
sebaran nilai tahanan jenis rendah dari
dekat permukaan hingga kedalaman
sekitar 500 m dengan pola memanjang dari
baratdaya hingga ke timurlaut. Pada
kedalaman sekitar 1000 m terlihat sebaran
nilai tahanan jenis tinggi (zona resistif)
yang diinterpretasikan sebagai batuan
terobosan dan/atau batu gamping. Peta
Base of Conductor memperlihatkan batas
bawah zona konduktif dengan elevasi >-
100 m dan berasosiasi dengan batuan
penudung terletak di sekitar Bukit Tinggi
Raja dan melebar ke arah timur dan
selatan.
Berdasarkan kompilasi geosain
yang meliputi data gaya berat, Audio
Magnetotelurik, Magnetotelurik, dan
TDEM, daerah prospek panas bumi
diperkirakan berada pada zona anomali
gaya berat residual rendah yang
berasosiasi dengan zona rekahan, zona
nilai tahanan jenis sedang dan zona BOC
dengan elevasi >-100 m yang berasosiasi
dengan batas bawah zona konduktif.
Daerah prospek tersebut terletak di sekitar
Bukit (Dolok) Tinggi Raja melebar ke arah
timur dan selatan dengan luas sekitar 4
km2.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis menyampaikan apresiasi
yang setinggi-tingginya kepada seluruh
anggota tim survei MT dan TDEM daerah
panas bumi Dolok Marawa. Penulis juga
mengucapkan terima kasih yang sebesar-
besarnya kepada koordinator dan rekan-
rekan di Kelompok Penyelidikan Panas
Bumi atas kesediaanya untuk berdiskusi
dengan penulis.
DAFTAR PUSTAKA
Akbar, N., 1972. Inventarisasi dan Penyelidikan Pendahuluan Gejala Panas Bumi di Daerah
Sumatera Utara, Direktorat Vulkanologi, Bandung.
Johnston, J.M., Pellerin, L., dan Hohmann, G.W., 1992. Evaluation of Electromagnetic
Methods for Geothermal Reservoir Detection. Geothermal Resources Council
Transactions, 16, h. 241-245.
Jones, A.G., 1988. Static Shift of Magnetotelluric Data and its Removal in a Sedimentary Basin
Environment, Geophysics, 53, h. 967-978.
Mulyadi dan Guntur, B., 1998. Magnteotelluric Method Applied for Exploration of Geothermal
Resources in Sumatra. Proceedings Twenty-Third Workshop on Geothermal Reservoir
Engineering, Stanford University, California.
Rodi, W., Mackie, R.L., 2001. Nonlinear Conjugate Gradients Algoritm for 2-D Magnetotellurics
Inversion. Geophysics, 66, h. 174-187.
Setiawan, D.I., Setiadarma, D., Sundhoro, H., Sulaeman, B., 2006. Penyelidikan Geologi dan
Geokimia di Daerah Panas Bumi Dolok Marawa, Kabupaten Simalungun, Sumatera
Utara. Proceeding Pemaparan Hasil-Hasil Kegiatan Lapangan dan Non Lapangan
Tahun 2006 Pusat Sumber Daya Geologi, Bandung.
Sternberg, B.K., Washburne, J.C., Pellerin, L., 1988. Correction for the Static Shift in
Magnetotellurics using Transient Electromagnetic Soundings, Geophysics, 53, h. 1459-
1468.
Sugianto, A, dan Grandis, H., 2014. A New Alternative Technique for Decomposition of
Magnetotelluric Impedance Tensor. Proceedings Pertemuan Ilmiah Tahunan (PIT)
HAGI 2014, Solo.
Sugianto, A. dan Kristianto, A., 2011. Survei Magnetotelurik Daerah Panas Bumi Kepahiang
Kabupaten Kepahiang, Bengkulu. Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya
Geologi Tahun 2011, Bandung.
Sugianto, A., Rahadinata, T., dan Supriyadi, Y., 2015. Survei Terpadu Gaya Berat dan Audio
Magnetotelluric Daerah Panas Bumi Dolor Marawa Kabupaten Simalungun, Sumatera
Utara. Prosiding Kegiatan Lapangan Tahun Anggaran 2015, Pusat Sumber Daya
Geologi, Bandung.
Sugianto, A., Rahadinata, T., dan Supriyadi, Y., 2015. Survei Terpadu Gaya Berat dan Audio
Magnteotellurik Daerah Panas Bumi Dolok Marawa, Kabupaten Simalungun, Sumatera
Utara. Prosiding Kegiatan Lapangan Tahun Anggaran 2015 Pusat Sumber Daya
Geologi, Bandung.
Sugianto, A., Suhanto, E., dan Marpaung, H., 2010. Survei Magnetotelurik Daerah Panas Bumi
Gunung Arjuno-Welirang, Jawa Timur. Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya
Geologi Tahun 2010, Bandung.
Sundhoro, H., Bakrun, Suryakusuma, D., Sulaeman, B., Situmorang T., 2006. Survei Panas
Bumi Terpadu (Geologi, Geokimia, dan Geofisika) Daerah Dolok Marawa, Kabupaten
Simalungun, Sumatera Utara. Proceeding Pemaparan Hasil-Hasil Kegiatan Lapangan
dan Non Lapangan Tahun 2006 Pusat Sumber Daya Geologi, Bandung.
Suryakusuma, D., Situmorang D., Sumarna, Sunarto, Hasanudin, 2006. Penyelidikan Gaya
Berat dan Geomagnet Daerah Panas Bumi Dolok Marawa Kabupaten Simalungun,
Propinsi Sumatera Utara. Proceeding Pemaparan Hasil-Hasil Kegiatan Lapangan dan
Non Lapangan Tahun 2006 Pusat Sumber Daya Geologi, Bandung.
Uchida, T., 2005. Three-Dimensional Magnetotelluric Investigation in Geothermal Fields in
Japan and Indonesia. Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey.
Ushijima, K., Mustopa, E.J., Jotaki, H., dan Mizunaga, H., 2005. Magnetotelluric Soundings in
the Takigami Geothermal Area, Japan. Proceedings World Geothermal Congress
2005, Antalya, Turkey.
Ushijima, K., Tagomori, K., dan Pelton, W.H., 2000. 2D Inversion of VES and MT Data in
Geothermal Area. Proceedings World Geothermal Congress 2000, Kyushu-Tohoku,
Japan.
Zarkasyi, A., Bakrun, Widodo, S., 2006. Penyelidikan Geolistrik Daerah Panas Bumi Dolok
Marawa, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara. Proceeding Pemaparan
Hasil-Hasil Kegiatan Lapangan dan Non Lapangan Tahun 2006 Pusat Sumber Daya
Geologi, Bandung.
Gambar 1. Peta Lokasi Daerah Survei
Gambar 2. Peta Geologi Daerah Panas Bumi Dolok Marawa
(disederhanakan dari Setiawan, dkk., 2006)
Gambar 3. Peta Sebaran Titik Ukur AMT, MT dan TDEM Daerah Panas Bumi
Dolok Marawa
Gambar 4. Peta Tahanan Jenis Pada Beberapa Kedalaman Berdasarkan Hasil Pemodelan
Tahanan Jenis 2D
Gambar 5. Penampang Model Tahanan Jenis 2D Lintasan LG-6 (atas) dan LG-8 (bawah)
Gambar 6. Peta Base of Conductor Daerah Panas Bumi Dolok Marawa
Ga
mb
ar
7.
Peta
Kom
pila
si G
eosa
in D
aera
h P
anas B
um
i D
olo
k M
ara
wa
Top Related