1.14 Makalah Survei Terpadu Gaya Berat dan AMT Dolok Marawa
SURVEI TERPADU GAYA BERAT DAN AUDIO MAGNETOTELURIC (AMT)
DAERAH PANAS BUMI DOLOK MARAWA, KABUPATEN SIMALUNGUN
PROVINSI SUMATERA UTARA
Asep Sugianto, Tony Rahadinata, dan Yadi Supriyadi
Kelompok Penyelidikan Panas Bumi, Pusat Sumber Daya Geologi
SARI
Daerah panas bumi Dolok Marawa merupakan salah satu daerah panas bumi yang
terletak di Pulau Sumatera. Daerah ini berada di sebelah tenggara PLTP Sibayak dan sebelah
timurlaut Danau Toba. Indikasi panas bumi dicirikan dengan munculnya mata air panas di
daerah Tinggi Raja dan sekitarnya dengan temperatur sekitar 37-65oC. Pada tahun 2015, telah
dilakukan kegiatan survei gaya berat dan audio magnetotelurik (AMT) yang bertujuan untuk
memperoleh data keprospekan panas bumi dari tinjauan data geofisika. Pengukuran gaya
berat dilakukan pada 205 titik ukur yang tersebar secara acak/random dengan interval 5001000 m. Pengukuran data AMT dilakukan pada 61 titik ukur yang tersebar membentuk 6 buah
lintasan berarah baratdaya-timurlaut dengan jarak antar titik ukur 500-1000 m.
Hasil survei gaya berat dan AMT memperlihatkan zona menarik di sekitar mata air
panas Tinggi Raja. Pada zona tersebut terlihat adanya anomali residual (gaya berat) rendah
yang diduga berasosiasi dengan zona rekahan. Pada zona tersebut juga terlihat adanya
lapisan dengan nilai tahanan jenis rendah dari kedalaman sekitar 100 m hingga kedalaman
600 m. Lapisan tersebut diduga berkaitan dengan batuan ubahan yang berfungsi sebagai
batuan penudung. Di bawah lapisan tersebut terdapat nilai tahanan jenis sedang yang
diperkirakan sebagai zona reservoir. Puncak dari reservoir diperkirakan berada pada
kedalaman sekitar 600 m. Daerah prospek berada di sekitar sebaran mata air panas Tinggi
Raja dan melebar ke arah baratlaut dan tenggara dengan luas sekitar 5 km2.
PENDAHULUAN
Daerah panas bumi Dolok Marawa
merupakan salah satu daerah panas bumi
yang berada di Sumatera Utara. Secara
administrasi terletak di Kecamatan Silau
Kahean, Kabupaten Simalungun, Provinsi
Sumatera Utara (Gambar 1). Manifestasi
panas bumi muncul berupa mata air panas
dengan temperatur antara 37oC sampai
65oC. Penelitian kepanasbumian telah
banyak dilakukan diantaranya oleh Akbar
(1972) mengenai inventarisasi dan
penyelidikan pendahuluan gejala panas
bumi di daerah Sumatera Utara, Setiawan,
dkk. (2006) mengenai penyelidikan geologi
dan geokimia, Suryakusuma, dkk. (2006)
mengenai penyelidikan gaya berat dan
magnet, Zarkasyi, dkk. (2006) mengenai
penyelidikan geolistrik, dan Sundhoro, dkk.
(2006) mengenai penyelidikan terpadu
geologi, geokimia, dan geofisika.
Survei terpadu gaya berat dan
audio
magnetotelurik
(AMT)
telah
dilakukan pada tahun 2015 dengan tujuan
untuk
mendeliniasi
keprospekan
berdasarkan data geofisika. Survei
tersebut dilakukan dengan dua metode
yaitu metode gaya berat dan AMT. Metode
gaya berat merupakan salah satu metode
geofisika yang dapat digunakan untuk
menggambarkan
struktur
bawah
permukaan berdasarkan densitas batuan.
Metode AMT dapat digunakan untuk
mengetahui struktur tahanan jenis bawah
permukaan. Kombinasi dari kedua metode
tersebut dapat memberikan gambaran
struktur
bawah
permukaan
yang
berkorelasi dengan sistem panas bumi.
Geologi dan Manifestasi Panas Bumi
Secara geologi daerah panas bumi
Dolok Marawa tersusun atas satuan
Batugamping Bahbotala sebagai batuan
tertua dan diduga sebagai batuan dasar
daerah ini. Satuan batuan lainnya
didominasi oleh batuan vulkanik seperti
aliran dan jatuhan piroklastik produk
letusan Toba, Lava Gunung Sipapagus,
Lava Gunung Bahtopu dan sedimen seperti
Travertin dan Aluvium (Setiawan, dkk.,
2006). Struktur geologi yang berkembang
di daerah ini berupa kelurusan gunungapi,
kerucut
Gunung/Dolok
Bahtopu,
Gunung/Dolok Sipapagus, struktur sesar
arah timurlaut-baratdaya, dan sesar arah
baratlaut-tenggara (Gambar 2).
Manifestasi panas bumi di daerah
ini berupa sumber mata air panas dan
kolam panas dengan temperatur antara
37oC sampai 65oC. Manifestasi tersebut
muncul di beberapa lokasi dan menyebar di
sekitar perbukitan (dolok) Tinggi Raja pada
batuan tufa Toba. Di sekeliiling manifestasi
terdapat endapan padat travertin yang
terbentang cukup luas.
METODE
Survei terpadu ini dilakukan dengan
menggunakan metode gaya berat dan
AMT. Kedua metode tersebut memberikan
gambaran sifat fisika batuan yang berbeda,
sehingga kombinasi dari kedua metode ini
dapat menggambarkan struktur geologi
bawah permukaan yang berkorelasi
dengan sistem panas bumi.
Metode gaya berat adalah salah
satu metode geofisika yang memanfaatkan
medan
potensial.
Metode
tersebut
didasarkan pada perbedaan gaya gravitasi
akibat adanya perbedaan densitas batuan
di bawah permukaan. Pengukuran gaya
berat dilakukan pada 205 titik ukur yang
tersebar secara acak/random dengan
interval sekitar 500 m (Gambar 3.a).
Distribusi titik ukur didesain sedemikian
rupa agar melingkupi seluruh daerah
survei, kecuali bagian baratdaya dan
tenggara.
Pengukuran
gaya
berat
dilakukan dengan metode poligon tertutup,
dimana pengukuran diawali dan diakhiri di
base station. Pemodelan data gaya berat
dilakukan dengan menggunakan inversi 3D
yang tersedia dalam perangkat lunak
Grablox dari Pirttijarvi (2004). Program
tersebut menggabungkan dua metode
inversi, yaitu Singular Value Decomposition
(SVD) dan inversi Occam (Hjelt, 1992).
Metode AMT merupakan salah satu
metode geofisika yang memanfaatkan
medan elektromagnetik alam (medan listrik
dan medan magnet) pada rentang
frekuensi 0,1 – 10.000 Hz. Medan listrik
dan medan magnet diukur secara
bersamaan pada rentang waktu tertentu
sehingga memperoleh jumlah data yang
cukup. Hubungan dari medan listrik dan
medan magnet dapat menghasilkan nilai
tahanan jenis semu dan phase (Sugianto,
dkk., 2014). Pengukuran AMT dilakukan
pada 61 titik ukur yang tersebar
membentuk 6 lintasan berarah baratdayatimurlaut. Jarak antar titik ukur sekitar 500
m hingga 1000 m, sedangkan jarak antar
lintasan sekitar 1000 m (Gambar 3.b).
Pengukuran data AMT ini dilakukan
dengan
menggunakan
alat
Zonge
Multifunction 24 bit. Pemodelan data AMT
dilakukan dengan inversi 2D yang tersedia
dalam perangkat lunak WinGlink. Inversi
tersebut menggunakan algoritma Non
Linear Conjugate Gradient (NLCG) dari
Rodi dan Mackie (2001).
HASIL
Gaya Berat
Hasil survei gaya berat disajikan
dalam bentuk peta anomali Bouguer, peta
anomali regional, peta anomali residual,
dan model gaya berat 3D. Peta anomali
Bouguer memperlihatkan nilai anomali
tinggi di sebelah baratdaya dan anomali
rendah di sebelah timur dengan pola liniasi
berarah
baratlaut-tenggara.
Anomali
regional memperlihatkan pola liniasi
berarah baratlaut-tenggara dengan nilai
anomali tinggi berada di sebelah barat dan
anomali rendah berada di sebelah timur
(Gambar
4).
Anomali
residual
memperlihatkan pola yang bervariatif.
Anomali tinggi terlihat di sekitar Dolok
Bahtopu dan di sebelah utara sekitar Bah
Huti. Anomali rendah terlihat di sekitar mata
air panas Tinggi Raja, di sebelah timurlaut,
di sebelah selatan, dan di sebelah
baratlaut. Anomali tinggi yang berada di
sekitar Dolok Bahtopu diduga kuat
berasosiasi dengan batuan berdensitas
tinggi, seperti lava dan/atau batuan intrusi.
Anomali rendah yang berada di sekitar
Tinggi Raja (berdasarkan anomali residual)
diduga berasosiasi dengan zona rekahan
yang menyebabkan densitas batuan di
daerah tersebut menjadi lebih rendah.
Anomali rendah yang berada di sebelah
timurlaut dan baratlaut diinterpretasikan
sebagai
respon
dari
aliran/jatuhan
piroklastik.
Hasil pemodelan gaya berat 3D
memperlihatkan batuan dengan densitas
rendah tersebar di dekat permukaan,
sedangkan batuan dengan densitas tinggi
tersebar di bagian bawah. Di sekitar Dolok
Bahtopu batuan dengan densitas tinggi
terlihat muncul hingga ke permukaan.
Densitas tinggi tersebut diperkirakan
berasosiasi dengan lava Bahtopu. Densitas
rendah yang berada di sekitar Tinggi Raja
diperkirakan berasosiasi dengan zona
rekahan yang menyebabkan densitas
batuan menjadi lebih rendah dan
memungkinkan batuan menjadi permiabel.
Zona tersebut sangat memungkinkan
menjadi zona reservoir panas bumi. Batuan
dengan densitas rendah yang berada di
sebelah timur diduga berasosiasi dengan
aliran/jatuhan piroklastik Toba (Tufa Toba)
yang tersebar sangat luas di sekitar daerah
survei.
Audio Magnetotelurik
Hasil survei AMT disajikan dalam bentuk
peta tahanan jenis berbagai elevasi dan
model tahanan jenis AMT 2D. Pada
makalah ini dibahas peta tahanan jenis
pada elevasi 0 meter, -200 meter, dan
500
meter.
Ketiga
peta
tersebut
memperlihatkan pola sebaran tahanan
jenis yang sangat berbeda (Gambar 5).
Pada elevasi 0 meter, daerah survei
didominasi oleh nilai tahanan jenis rendah
(
DAERAH PANAS BUMI DOLOK MARAWA, KABUPATEN SIMALUNGUN
PROVINSI SUMATERA UTARA
Asep Sugianto, Tony Rahadinata, dan Yadi Supriyadi
Kelompok Penyelidikan Panas Bumi, Pusat Sumber Daya Geologi
SARI
Daerah panas bumi Dolok Marawa merupakan salah satu daerah panas bumi yang
terletak di Pulau Sumatera. Daerah ini berada di sebelah tenggara PLTP Sibayak dan sebelah
timurlaut Danau Toba. Indikasi panas bumi dicirikan dengan munculnya mata air panas di
daerah Tinggi Raja dan sekitarnya dengan temperatur sekitar 37-65oC. Pada tahun 2015, telah
dilakukan kegiatan survei gaya berat dan audio magnetotelurik (AMT) yang bertujuan untuk
memperoleh data keprospekan panas bumi dari tinjauan data geofisika. Pengukuran gaya
berat dilakukan pada 205 titik ukur yang tersebar secara acak/random dengan interval 5001000 m. Pengukuran data AMT dilakukan pada 61 titik ukur yang tersebar membentuk 6 buah
lintasan berarah baratdaya-timurlaut dengan jarak antar titik ukur 500-1000 m.
Hasil survei gaya berat dan AMT memperlihatkan zona menarik di sekitar mata air
panas Tinggi Raja. Pada zona tersebut terlihat adanya anomali residual (gaya berat) rendah
yang diduga berasosiasi dengan zona rekahan. Pada zona tersebut juga terlihat adanya
lapisan dengan nilai tahanan jenis rendah dari kedalaman sekitar 100 m hingga kedalaman
600 m. Lapisan tersebut diduga berkaitan dengan batuan ubahan yang berfungsi sebagai
batuan penudung. Di bawah lapisan tersebut terdapat nilai tahanan jenis sedang yang
diperkirakan sebagai zona reservoir. Puncak dari reservoir diperkirakan berada pada
kedalaman sekitar 600 m. Daerah prospek berada di sekitar sebaran mata air panas Tinggi
Raja dan melebar ke arah baratlaut dan tenggara dengan luas sekitar 5 km2.
PENDAHULUAN
Daerah panas bumi Dolok Marawa
merupakan salah satu daerah panas bumi
yang berada di Sumatera Utara. Secara
administrasi terletak di Kecamatan Silau
Kahean, Kabupaten Simalungun, Provinsi
Sumatera Utara (Gambar 1). Manifestasi
panas bumi muncul berupa mata air panas
dengan temperatur antara 37oC sampai
65oC. Penelitian kepanasbumian telah
banyak dilakukan diantaranya oleh Akbar
(1972) mengenai inventarisasi dan
penyelidikan pendahuluan gejala panas
bumi di daerah Sumatera Utara, Setiawan,
dkk. (2006) mengenai penyelidikan geologi
dan geokimia, Suryakusuma, dkk. (2006)
mengenai penyelidikan gaya berat dan
magnet, Zarkasyi, dkk. (2006) mengenai
penyelidikan geolistrik, dan Sundhoro, dkk.
(2006) mengenai penyelidikan terpadu
geologi, geokimia, dan geofisika.
Survei terpadu gaya berat dan
audio
magnetotelurik
(AMT)
telah
dilakukan pada tahun 2015 dengan tujuan
untuk
mendeliniasi
keprospekan
berdasarkan data geofisika. Survei
tersebut dilakukan dengan dua metode
yaitu metode gaya berat dan AMT. Metode
gaya berat merupakan salah satu metode
geofisika yang dapat digunakan untuk
menggambarkan
struktur
bawah
permukaan berdasarkan densitas batuan.
Metode AMT dapat digunakan untuk
mengetahui struktur tahanan jenis bawah
permukaan. Kombinasi dari kedua metode
tersebut dapat memberikan gambaran
struktur
bawah
permukaan
yang
berkorelasi dengan sistem panas bumi.
Geologi dan Manifestasi Panas Bumi
Secara geologi daerah panas bumi
Dolok Marawa tersusun atas satuan
Batugamping Bahbotala sebagai batuan
tertua dan diduga sebagai batuan dasar
daerah ini. Satuan batuan lainnya
didominasi oleh batuan vulkanik seperti
aliran dan jatuhan piroklastik produk
letusan Toba, Lava Gunung Sipapagus,
Lava Gunung Bahtopu dan sedimen seperti
Travertin dan Aluvium (Setiawan, dkk.,
2006). Struktur geologi yang berkembang
di daerah ini berupa kelurusan gunungapi,
kerucut
Gunung/Dolok
Bahtopu,
Gunung/Dolok Sipapagus, struktur sesar
arah timurlaut-baratdaya, dan sesar arah
baratlaut-tenggara (Gambar 2).
Manifestasi panas bumi di daerah
ini berupa sumber mata air panas dan
kolam panas dengan temperatur antara
37oC sampai 65oC. Manifestasi tersebut
muncul di beberapa lokasi dan menyebar di
sekitar perbukitan (dolok) Tinggi Raja pada
batuan tufa Toba. Di sekeliiling manifestasi
terdapat endapan padat travertin yang
terbentang cukup luas.
METODE
Survei terpadu ini dilakukan dengan
menggunakan metode gaya berat dan
AMT. Kedua metode tersebut memberikan
gambaran sifat fisika batuan yang berbeda,
sehingga kombinasi dari kedua metode ini
dapat menggambarkan struktur geologi
bawah permukaan yang berkorelasi
dengan sistem panas bumi.
Metode gaya berat adalah salah
satu metode geofisika yang memanfaatkan
medan
potensial.
Metode
tersebut
didasarkan pada perbedaan gaya gravitasi
akibat adanya perbedaan densitas batuan
di bawah permukaan. Pengukuran gaya
berat dilakukan pada 205 titik ukur yang
tersebar secara acak/random dengan
interval sekitar 500 m (Gambar 3.a).
Distribusi titik ukur didesain sedemikian
rupa agar melingkupi seluruh daerah
survei, kecuali bagian baratdaya dan
tenggara.
Pengukuran
gaya
berat
dilakukan dengan metode poligon tertutup,
dimana pengukuran diawali dan diakhiri di
base station. Pemodelan data gaya berat
dilakukan dengan menggunakan inversi 3D
yang tersedia dalam perangkat lunak
Grablox dari Pirttijarvi (2004). Program
tersebut menggabungkan dua metode
inversi, yaitu Singular Value Decomposition
(SVD) dan inversi Occam (Hjelt, 1992).
Metode AMT merupakan salah satu
metode geofisika yang memanfaatkan
medan elektromagnetik alam (medan listrik
dan medan magnet) pada rentang
frekuensi 0,1 – 10.000 Hz. Medan listrik
dan medan magnet diukur secara
bersamaan pada rentang waktu tertentu
sehingga memperoleh jumlah data yang
cukup. Hubungan dari medan listrik dan
medan magnet dapat menghasilkan nilai
tahanan jenis semu dan phase (Sugianto,
dkk., 2014). Pengukuran AMT dilakukan
pada 61 titik ukur yang tersebar
membentuk 6 lintasan berarah baratdayatimurlaut. Jarak antar titik ukur sekitar 500
m hingga 1000 m, sedangkan jarak antar
lintasan sekitar 1000 m (Gambar 3.b).
Pengukuran data AMT ini dilakukan
dengan
menggunakan
alat
Zonge
Multifunction 24 bit. Pemodelan data AMT
dilakukan dengan inversi 2D yang tersedia
dalam perangkat lunak WinGlink. Inversi
tersebut menggunakan algoritma Non
Linear Conjugate Gradient (NLCG) dari
Rodi dan Mackie (2001).
HASIL
Gaya Berat
Hasil survei gaya berat disajikan
dalam bentuk peta anomali Bouguer, peta
anomali regional, peta anomali residual,
dan model gaya berat 3D. Peta anomali
Bouguer memperlihatkan nilai anomali
tinggi di sebelah baratdaya dan anomali
rendah di sebelah timur dengan pola liniasi
berarah
baratlaut-tenggara.
Anomali
regional memperlihatkan pola liniasi
berarah baratlaut-tenggara dengan nilai
anomali tinggi berada di sebelah barat dan
anomali rendah berada di sebelah timur
(Gambar
4).
Anomali
residual
memperlihatkan pola yang bervariatif.
Anomali tinggi terlihat di sekitar Dolok
Bahtopu dan di sebelah utara sekitar Bah
Huti. Anomali rendah terlihat di sekitar mata
air panas Tinggi Raja, di sebelah timurlaut,
di sebelah selatan, dan di sebelah
baratlaut. Anomali tinggi yang berada di
sekitar Dolok Bahtopu diduga kuat
berasosiasi dengan batuan berdensitas
tinggi, seperti lava dan/atau batuan intrusi.
Anomali rendah yang berada di sekitar
Tinggi Raja (berdasarkan anomali residual)
diduga berasosiasi dengan zona rekahan
yang menyebabkan densitas batuan di
daerah tersebut menjadi lebih rendah.
Anomali rendah yang berada di sebelah
timurlaut dan baratlaut diinterpretasikan
sebagai
respon
dari
aliran/jatuhan
piroklastik.
Hasil pemodelan gaya berat 3D
memperlihatkan batuan dengan densitas
rendah tersebar di dekat permukaan,
sedangkan batuan dengan densitas tinggi
tersebar di bagian bawah. Di sekitar Dolok
Bahtopu batuan dengan densitas tinggi
terlihat muncul hingga ke permukaan.
Densitas tinggi tersebut diperkirakan
berasosiasi dengan lava Bahtopu. Densitas
rendah yang berada di sekitar Tinggi Raja
diperkirakan berasosiasi dengan zona
rekahan yang menyebabkan densitas
batuan menjadi lebih rendah dan
memungkinkan batuan menjadi permiabel.
Zona tersebut sangat memungkinkan
menjadi zona reservoir panas bumi. Batuan
dengan densitas rendah yang berada di
sebelah timur diduga berasosiasi dengan
aliran/jatuhan piroklastik Toba (Tufa Toba)
yang tersebar sangat luas di sekitar daerah
survei.
Audio Magnetotelurik
Hasil survei AMT disajikan dalam bentuk
peta tahanan jenis berbagai elevasi dan
model tahanan jenis AMT 2D. Pada
makalah ini dibahas peta tahanan jenis
pada elevasi 0 meter, -200 meter, dan
500
meter.
Ketiga
peta
tersebut
memperlihatkan pola sebaran tahanan
jenis yang sangat berbeda (Gambar 5).
Pada elevasi 0 meter, daerah survei
didominasi oleh nilai tahanan jenis rendah
(