PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN DAERAH POTENSI PANAS BUMI DENGAN METODE GEOLISTRIK RESISTIVITY DI DAERAH GUNUNG SIBUAL-BUALI SIPIROK TAPANULI SELATAN.

(1)

PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN DAERAH POTENSI PANAS BUMI DENGAN METODE GEOLISTRIK RESISTIVITY

DI DAERAH GUNUNG SIBUAL-BUALI SIPIROK TAPANULI SELATAN

Oleh:

Deni Santi NIM 409240003 Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

MEDAN 2013

(2)

(3)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, Puji syukur penulis haturkan kepada Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayahNya yang memberikan kesehatan dan hikmah kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan baik dan sesuai dengan waktu yang direncanakan.

Skripsi ini yang berjudul “Penentuan Struktur Bawah Permukaan Daerah Potensi Panas Bumi Dengan Metode Geolistrik Resistivity di Daerah Gunung Sibual-Buali Sipirok Tapanuli Selatan”, disusun untuk memperoleh gelar sarjana sains, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan alam Universitas Negeri Medan.

Dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi, mulai dari pengajuan judul proposal penelitian sampai penyusunan skripsi, antara lain Bapak Drs. Pintor Simamora M.Si selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak membantu dan selalu sabar membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi, Bapak Drs. Eidi Sihombing, M.Si selaku pembimbing akademik dan Bapak Drs. Juniar Hutahahean, M.Si, Drs. Rahmatsyah, M.Si, dan Drs. Togi Tampubolon, M.Si selaku dosen penguji yang banyak memberikan saran dan masukan, serta Ibu Rita Juliani S.Si, M.Si, dan Bang Arman T, S.E yang banyak membantu penulis mulai dari penelitian sampai pengolahan data.

Ucapan terima kasih yang teristimewa penulis sampaikan kepada keluarga Papa tercinta Ansoruddin dan Umak tercinta Rosnida , serta kakak penulis Dina Sari,Abang Penulis Zulkiplan Harahap dan adik- adik Desi suyanti dan Devi Ramadani, serta keponakan yang lucu-lucu Raja Dion Bagasta Hrp dan Franda Togardo Hrp. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Bpk. Amrizal S.Si, M.Pd dan Ibu Nurul Fazrika M.Pd beserta adik-adik saya Faruq, Fani, dan Fauza yang telah banyak memberikan dukungan moril, dan material sampai penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada sahabat terbaik penulis yaitu Dewi Maya Sari, Evi Irmayani Rambe, dan Yulisa Lestari yang selalu memberikan dukungan penuh buat iv

(4)

penulis. Teman – teman Fisika Unimed, khususnya Fisika ND 09, Julianty, Acun, Yudhi, Vivi, Tia, Eti, teman- teman yang membantu saat penulis melakukan penelitian : Hendra, Envil, Affan Dan Julizar, teman sekamar penulis, adek ku Qaulan Raniyah, dan orang yang selalu memberi semangat buat penulis, S.Simbolon (Abi). serta semua teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu, adik-adik stambuk yang telah banyak memberikan dukungan dan perhatian sampai penulis menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari masih banyak kekurangan baik dari segi tata bahasa maupun isi, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran. (denisanti0601@gmail.com), yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca semua. Akhir kata penulis ucapkan terima kasih.

Medan, Juli 2013

Deni Santi NIM: 409240003

(5)

iii

PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN DAERAH POTENSI PANAS BUMI DENGAN METODE GEOLISTRIK RESISTIVITY

DI DAERAH GUNUNG SIBUAL-BUALI SIPIROK TAPANULI SELATAN

Deni Santi (NIM 40924003) ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui struktur batuan di bawah permukaan daerah potensi panas bumi dan penyebaran panas bumi di daerah Gunung Sibual-Buali Tapanuli Selatan berdasarkan nilai resistivitasnya.

Penelitian dilakukan dengan menerapkan metode resistivity, di dasari dengan hukum Ohm untuk mengetahui nilai resistivitas jenis pelapisan batuan pada tiap lapisan permukaan bumi. Dengan menginjeksikan arus melalui dua potensial. Variasi harga tahanan jenis akan didapatkan jika jarak masing-masing elektroda diubah, sesuai dengan konfigurasi alat yang dipakai (Metode Schlumberger) dengan nilai tahanan jenis yang terukur bukan merupakan harga sebenarnya akan tetapi merupakan nilai tahanan jenis semu (Apparent Resistivity) yang di peroleh dengan alat geolistrik (Resistivity meter), Automatic Resistivity System (ARES) - G4 v4.7 SN: 0609135. Kemudian data yang diperoleh dibuat gambar model penampang dua dimensi dengan menggunakan software Res2Dinv untuk menampilkan penampang kontur nilai resistivitas perlapisan batuan.

Hasil penelitian geolistrik menunjukkan bahwa daerah panas bumi Gunung Sibual-Buali Tapanuli Selatan memiliki resistivitas yang bervariasi yaitu sekitar 1.27 – 13.8 m. Pola penyebaran panas bumi pada daerah penelitian tersebar secara vertikal. Lapisan yang mengandung panas bumi berada pada kedalaman 1.25 –6.00 meter.Terdapat lapisan yang memiliki nilai resistivitas < 14 Ωm, pada lapisan ini ditafsirkan sebagai lapisan tanah lanauan. Dari kedalaman 1,25 – 12,4 meter jenis tanah atau batuannya adalah tanah lanauan, tanah lempung, dan tanah lempung basah lembek.Pada pengukuran nilai resistivitas setiap lintasan memiliki ketidakpastian atau persentase kesalahan 6,3%- 15,4 %.

(6)

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Pengesahan i

Riwayat Hidup ii

Abstrak iii

Kata Pengantar iv

Daftar Isi vi

Daftar Gambar viii

Daftar Tabel ix

Daftar Lampiran x

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah 1

1.2. Batasan Masalah 3

1.3. Rumusan Masalah 3

1.4. Tujuan penelitian 3

1.5. Manfaat Penelitian 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Panas Bumi 5

2.1.1.Pengertian Panas Bumi 5

2.1.2.Gradien Panas Bumi 7

2.1.3.Terjadinya Sistem Panas Bumi 8

2.1.4. Energi Panas Bumi di Indonesia 9

2.1.5.Manifestasi Panas Bumi 13

2.1.5.1.Mata Air Panas Atau Hangat (Hot Or Warm Spring) 14 2.1.5.2.Kolam Air Panas (Hot Pools) 14

2.1.5.3. Fumarole 15

2.1.5.4. Geyser 15

2.1.5.5. Kubangan Lumpur Panas (Mud Pools) 15

2.1.5.6. Tanah Hangat (Warm Pools) 15

2.1.5.7. Permukaan Tanah Beruap 16

2.1.5.8. Silika Sinter 17

2.1.6. Sumber Air Panas 17

2.1.7.Sesar 18

2.1.8.Resistivitas Batuan 18

2.1.9.Sifat Kelistrikan Batuan 20

2.2.Gambaran Umum Lokasi Penelitian 22

2.2.1. Peta Geologi Sipirok 24

2.3. Geolistrik 26

2.3.1.Metode Geolistrik Tahanan Jenis 26

(7)

vii

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu penelitian 34

3.2 Alat dan Bahan Penelitian 34

3.2.1.Alat Penelitian 34

3.2.2.Bahan Penelitian 35

3.3. Prosedur Penelitian 36

3.4.Diagram Alir Penelitian 37

3.5.Teknik Pengolahan Data 38

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian 41 4.1.1. Deskripsi Data 41

4.1.2. Pengolahan Data 43

4.2. Pembahasan 44 4.2.1. Hasil Analisis dan Interpretasi Data 44 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 51

5.2. Saran 51

(8)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel. 2.1. Cadangan Energi Primer Dunia 9 Tabel. 2.2. Pemanfaatan dan Perkembangan Energi Panas Bumi

di Berbagai Negara 12

Tabel. 2.3. Potensi Energi Panas Bumi Di Indonesia 13

Tabel. 2.4. Steaming Ground 16

Tabel. 2.5. Resistivitas Batuan 18

Tabel. 2.6. Nilai Variasi Resistivitas Tanah dan Batuan Pada Lapisan

Bumi 19

Tabel. 3.1. Spesifikasi Geolistrik 35

(9)

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar. 2.1.Lapisan Bumi 5

Gambar. 2.2. Skema pembangkitan tenaga listrik dari energi panas bumi

“uap “uap basah” 10

Gambar. 2.3. Skema pembangkitan tenaga listrik dari energi panas bumi

“air panas” 11

Gambar. 2.4. Skema pembangkitan tenaga listrik dari energi panas bumi

“batuan panas” 12

Gambar. 2.5.Silinder Konduktor 20

Gambar. 2.6. Kawasan Gunung Sibual-buali 23

Gambar. 2.7. Peta Geologi Sipirok 24

Gambar. 2.8. Prinsip kerja Metode Resistivitas 27 Gambar. 2.9. Konfigurasi pengukuran geolistrik tahanan jenis 29 Gambar. 2.10. Skema Konfigurasi Schumberger 29 Gambar. 2.11. Skema Konfigurasi Wenner 31 Gambar. 2.12. Pengaturan Elektroda Konfigurasi Wenner-Schlumberger 32 Gambar. 2.13. Teknik Akuisisi Lateral Mapping 32 Gambar. 2.14. Teknik Akuisisi Vertical Sounding 33

Gambar. 3.1.Lokasi Penelitian 34

Gambar. 3.2. Diagram Alir Penelitian 37

(10)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Tabel Data Penelitian 54

Lampiran 2. Alat yang digunakan pada saat penelitian 61

(11)

1 BAB I

PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Panas bumi (Gheotermal) adalah sumber daya alam berupa air panas atau uap yang terbentuk di dalam reservoir bumi melalui pemanasan air bawah permukaan oleh batuan beku panas. Air permukaan yang berasal dari sungai, hujan, danau, laut dan lain-lain meresap menjadi air tanah, mengalir dan bersentuhan dengan tubuh magma atau batuan beku panas tersebut, mendidih kemudian membentuk air dan uap panas. Berat jenis, temperature dan tekanannya, uap dan air panas ini mengalir kembali ke permukaan melalui bidang-bidang rekahan di lapisan kulit bumi dan membentuk manifestasi panas bumi. Secara umum daerah panas bumi sudah dimamfaatkan sebagai objek wisata. Namun melihat potensi yang ada pada daerah panas bumi tersebut, perlu dikembangkan agar bisa lebih bermamfaat. Salah satu nya adalah sebagai sumber energi alternatif yaitu energi gheotermal. Panas bumi merupakan energi ramah lingkungan dan relatif murah untuk dimamfaatkan sebagai pembangkit listrik(Sundoro, dkk.2006).

Kepulauan sumatera terletak pada pertemuan lempeng utama dunia yaitu lempeng Eurasia dan lempeng Australia, menyebabkan pulau Sumatera sering terjadi gempa bumi dan banyak dijumpai daerah potensi panas bumi. Potensi panas bumi di Sumatera mencapai 9562 Mega watt (Mw). Jika dibandingkan dengan pulau-pulau lain di Indonesia, potensi tersebut adalah terbesar(Wardhana, 1998).

Daerah panas bumi Gunung Sibual-buali berada di Kecamatan Sipirok, Kabupaten Tapanuli Selatan, Propinsi Sumatera Utara, pada koordinat geografis antara 99°10’ BT - 99°22’ dan 1°30’ LU - 1°35’ LU. Daerah panas bumi ini ditandai oleh manifestasi panas bumi berupa kolam air panas (Hot Pools) dibeberapa titik antara lain di Desa Sosopan, Desa Padang Bujur dan Huta Baru. Meskipun demikian panas bumi didaerah ini belum termanfaatkan secara optimal, kecuali sebagai tempat wisata dan pemandian umum.

(12)

2 Perubahan struktur di bawah permukaan bumi terjadi akibat perubahan beban massa tanah dan batuan baik di permukaan bumi maupun di dalam bumi. Untuk mengidentifikasi struktur bawah permukaan akibat peristiwa tersebut, dapat digunakan beberapa metode geofisika( Sharma, Prem. V. 1997)

Salah satu survei pendahuluan yang digunakan untuk mengetahui potensi panas bumi yaitu dengan melakukan survei geofisika. Survei Geofisika digunakan untuk melihat struktur bawah permukaan di daerah tersebut. Metoda geofisika yang sudah biasa digunakan dalam penyelidikan panas bumi adalah metode gayaberat, geolistrik dan magnetik. Di dalam penelitian ini akan digunakan metode geolistrik karena dapat digunakan untuk mengetahui struktur bawah permukaan berdasarkan variasi tahanan jenis batuannya. Metode geolistrik juga digunakan untuk mengidentifikasi struktur bawah permukaan dalam penyelidikan panas bumi.

Metode geolistrik adalah salah satu metode geofisika yang didasarkan pada penerapan konsep kelistrikan pada masalah kebumian. Tujuannya adalah untuk memperkirakan sifat kelistrikan medium atau formasi batuan bawah permukaan terutama kemampuannya untuk menghantarkan atau menghambat listrik (konduktivitas atau resistivitas). Kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik ditunjukkan oleh besarnya harga konduktivitas listrik atau daya hantar listrik.

Metode geolistrik tahanan jenis merupakan salah satu metode geofisika yang dapat digunakan sebagai alat bantu untuk mengetahui keadaan bawah permukaan, seperti penyelidikan air tanah, keberadaan suhu reservoir dan batuan-batuan penyusun dari resistivitas yang diperoleh. Cara kerja metode geolistrik secara sederhana dapat dianalogikan dengan rangkaian listrik. Jika arus dari suatu sumber dialirkan ke suatu beban listrik maka besarnya resistansi (R) dapat diperkirakan berdasarkan besarnya potensial sumber dan besarnya arus yang mengalir. Untuk mengetahui jenis-jenis batuan yang ada pada masing-masing titik disesuaikan dengan besar kecilnya nilai tahanan jenis yang dimiliki serta data geologi pada daerah penelitian. Kemudian untuk hasil pemodelan 2-D (Dua Dimensi) didapatkan dari pengolahan data resistivitas dengan menggunakan Res2Dinv sehingga diperole model

(13)

3 penampang 2-D bawah permukaan sepanjang lintasan dimana nilai tahanan jenis dibedakan berdasarkan warna untuk melihat nilai resistivitas pada setiap lapisan.

Dengan metode geolistrik resistivitas kita dapat menentukan resistivitas batuan yang ada pada geothermal sehingga kita dapat mengetahui resistivitas batuan bawah permukaan daerah potensi panas bumi. Sehingga penulis memilih judul : Penentuan Struktur Bawah Permukaan Daerah Potensi Panas Bumi Dengan Metode Geolistrik Resistivity Di Daerah Gunung Sibual-Buali Sipirok Tapanuli Selatan.

1.2 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dari penelitian penentuan struktur bawah permukaan daerah potensi panas bumi dengan metode geolistrik adalah:

1. Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode geolistrik resistivity untuk mengetahui struktur batuan di bawah permukaan daerah potensi panas bumi di daerah Gunung Sibual-buali Sipirok Tapanuli Selatan.

2. Data yang ditentukan adalah data resistivitas dari penyebaran batuan di bawah permukaan daerah potensi panas bumi di kecamatan Sipirok Tapanuli Selatan

1.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian dari latar belakang masalah maka masalah yang akan dibahas di rumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimana struktur batuan di bawah permukaan daerah potensi panas bumi berdasarkan nilai resistivitasnya di Gunung Sibual-buali Sipirok Tapanuli Selatan.

2. Bagaimana hasil data yang diperoleh dengan menggunakan metode geolistrik resistivity dan nilai resistivitas batuan-batuan yang ada di bawah permukaan daerah potensi panas bumi Gunung Sibual-Buali Sipirok.

(14)

4 1.4 Tujuan Penelitian

Adapun yang menjadi tujuan penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui struktur batuan di bawah permukaan daerah potensi panas bumi berdasarkan nilai resistivitasnya di Gunung Sibual-buali Sipirok Tapanuli Selatan.

2. Untuk mengetahui penyebaran panas bumi berdasarkan nilai resistivitas batuan yang terdapat di bawah permukaan daerah potensi panas bumi Gunung Sibual-Buali Sipirok berdasarkan kode warna hasil invers dua dimensi dengan software Res2Dinv.

1.5 Manfaat Penelitian

Mamfaat dari penelitian ini adalah:

1. Diperolehnya struktur bawah permukaan daerah potensi panas bumi berdasarkan nilai resistivitas di wilayah Gunung Sibual-buali Sipirok, Tapanuli Selatan.

2. Merupakan salah satu bahan pertimbangan apabila ingin mengembangkan energi panas bumi di Gunung Sibual-buali Sipirok-Tapanuli Selatan

3. Sebagai salah satu informasi untuk eksplorasi selanjutnya untuk mendapatkan informasi prospek atau tidaknya daerah potensi panas bumi di wilayah Gunung Sibual-buali Sipirok, Tapanuli Selatan.

(15)

51 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengolahan, analisis dan interpretasi data pada penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Lapisan batuan yang berpotensi panas bumi adalah lapisan lanauan yang memiliki harga resistivitas antara 3.13 – 13.8 m_{pada kedalaman 1.25}– 6.00 meter. Pola penyebaran panas bumi pada daerah penelitian tersebar secara vertikal.

2. Jenis tanah dan batuan pada lintasan I dan lintasan II memiliki penyusun yang sama,yaitu tanah lempung dan tanah lanauan tetapi nilai resistivitas dan kedalamannya berbeda. Dari kedalaman lebih dari 3.13 – 12.4 meter jenis tanah atau batuannya adalah tanah lanauan.

5.2 Saran

Dari hasil penelitian yang telah diperoleh, maka saran untuk penelitian selanjutnya yaitu:

1. Melakukan penelitian lebih lanjut dengan memperluas daerah pengambilan data, sehingga potensi panas buminya akan lebih terlihat.

2. Melakukan tinjau lokasi terlebih dahulu untuk mempermudah penelitian dan perlu dilakukan pengukuran suhu untuk memperkuat interpretasinya.

(16)

52 DAFTAR PUSTAKA

Azhar dan Handayani, Gunawan., (2004), Penerapan Metode Geolistrik Konfigurasi Schlumberger Untuk Penentuan Tahanan Jenis Batuan, Jurnal Natur Indonesia Vol. 6 No. 2, ITB, Bandung.

Hazuardi., (1992), Pengantar Eksplorasi Panas Bumi, PPT MIGAS (Pusat Tenaga Perminyakan dan Gas Bumi), Cepu.

Hendrajaya, L., Arif, L., (1990), Geolistrik Tahanan Jenis, Laboratorium Fisika Bumi, Jurusan Fisika FMIPA, Institut Teknologi Bandung,Bandung.

Herdiannita, N.R., dan Priadi, B., (2006), Manifestasi Permukaan Sistem Panas Bumi Gunung Kendang-Angsana, Garut-Pameungpeuk, Jawa Barat, Jurnal Geoaplika 1.

Hotnida., (2008), Perhitungan Suhu Reservoar Panas Bumi Sipoholon Kabupaten Tapanuli Utara Dengan Menggunakan Persamaan Geotermometer Empiris, Skripsi, FMIPA, Unimed, Medan.

Lismawaty., (1998), Eksplorasi Geotermal dengan Metode Geolistrik Resistivitas, Karya Ilmiah,Institut Teknologi Medan,Medan.

Miryani, S.N., (1992), Teknik Panas bumi: http://www.dim.esdm.go.id/, Diakses tanggal 16 Agustus 2012, jam 12,45 WIB.

Nenny, S. M., (1992), Teknik Panas bumi: hhtp://www.dim.esdm.go.id/makalah ITB-Nenny.pdf, diakses tanggal 17 Juni 2012, jam 09.30 WIB.

Sharma, Prem. V. (1997) Environmental an Engineering Geophysics. Cambridge University Press, Cambridge.

Sundhoro, H., Lim, D; Setiadarma, D., dan Sulaeman, B., (2006), Penyelidikan Geologi Dan Geokimia Di Daerah Panas Bumi Dolok Marawa, Kabupaten Simalungun. Kelompok program penelitian panas bumi. http://www.bag.lapan.go.id. Diakses tanggal 29 Juli 2012,jam 19.44 WIB. Wahyono, Sri Cahyo dan Wianto, Totok., (2008), Penentuan Lapisan Air Tanah

dengan Metode Geolistrik Sclumberger di kabupaten Balanga kalimantan Selatan, Jurnal Fisika FLUX, Vol.5 No.2, Universitas Lambung Mangkurat, Kalimantan Selatan.

(17)

53 Waluyo, P. Dan Utama, Widya.,(2009), Deteksi Pola Patahan Di Desa Renokenongo Porong Sidoarjo Dengan Metode Geolistrik Konfigurasi Wenner. Laboratorium Geofisika FMIPA ITS, Surabaya.

Wardhana, W. A, Supriyono, Abidin, Z., Kamal, Z., (1998), Prospek Panas Bumi di Indonesia, http://www.bag.lapan.go.id. Diakses tanggal 20 November 2012, jam 20.25 WIB.

(18)

RIWAYAT HIDUP

Deni Santi di lahirkan di desa Panggautan Kec.Natal Kab.Madina, Sumatera Utara pada tanggal 5 Maret 1991. Ayah bernama Ansoruddin dan Ibu bernama Rosnida, dan merupakan anak kedua dari empat bersaudara. Pada tahun 1997 penulis masuk SD Negeri No. 145627 Panggautan Madina, dan lulus pada tahun 2003. Pada tahun 2003 penulis melanjutkan sekolah ke SLTP N 1 Natal dan lulus pada tahun 2006. Pada tahun 2006, penulis melanjutkan sekolah di SMA N 1 Natal dan lulus pada tahub 2009.

Pada tahun 2009, penulis mengikuti SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri) yang kemudian lulus dan diterima di Program Studi Fisika Jurusan Non-Kependidikan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Penulis aktif di organisasi FORSIGANAS dan pernah aktif di Organisasi IMM (Ikatan Mahasiswa Muhammadiyah).

(1)

penampang 2-D bawah permukaan sepanjang lintasan dimana nilai tahanan jenis dibedakan berdasarkan warna untuk melihat nilai resistivitas pada setiap lapisan.