14. Penyelidikan Aliran Panas Daerah Panas Bumi Limbong
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
PENYELIDIKAN ALIRAN PANAS DAERAH
PANAS BUMI LIMBONG, KABUPATEN LUWU UTARA
PROVINSI SULAWESI SELATAN
Dikdik Risdianto, Arif Munandar, Hari Prasetya dan Robertus S Simarmata
Kelompok Penyelidikan Panas Bumi
Sari
Secara Administratif daerah Panas Bumi Limbong berada di Kecamatan
Limbong, Kabupaten Luwu Utara, Provinsi Sulawesi Selatan dan secara geografis
berada antara 119° 55' 00" hingga 120° 04' 30" BT dan 02° 30' 00" - 02° 37' 00" LS,
atau 824.400 – 842.000 mE dan 9.710.400 – 9.723.300 mN pada sistem koordinat
UTM, Zona 50 belahan bumi selatan.
Morfologi Daerah Limbong didominasi oleh morfologi Perbukitan Relief Terjal,
litologi tersusun atas batuan intrusi, metamorf, vulkanik muda serta endapan
permukaan berupa endapan aluvial. Batuan intrusi terdiri dari Granit Kambuno yang
berumur Miosen berupa batolit yang penyebarannya bersifat regional, batuan
Metamorf merupakan bagian dari Formasi Latimojong berumur Kapur. Batuan vulkanik
muda muncul sebagai kubah berkomposisi andesit hingga dasitik berumur 400.000
tahun (analisis jejak belah pada zirkon).
Struktur Geologi didominasi oleh sesar geser yang melintang arah barat-timur,
timur laut-barat daya, barat laut – tenggara. Dibeberapa tempat terdapat pertemuan
antara struktur-struktur tersebut dan membentuk manifestasi panas bumi permukaan
berupa mata air panas, tanah panas, fumarol dan batuan ubahan dengan temperatur
mencapai 100,4 oC.
Survei aliran panas menunjukkan bahwa anomali temperatur dan aliran panas
berada di daerah Kanandede dan di kontak antara batuan intrusi dan batuan vulkanik
muda dengan nilai aliran panas dan gradien termal rata-rata 218 mW/m2 dan 3,62
o
C/100 m dengan areal masing-masing seluas 6 dan 8 km2 dengan besarnya nilai heat
loss sekitar 1,8 MWth.
Kata Kunci : Aliran panas, termal konduktivitas batuan, panas bumi, Limbong, anomali
termal
PENDAHULUAN
Penyelidikan
aliran
panas
dimaksudkan
untuk mengetahui dan
memastikan sebaran prospek panas dan
aliran panas secara vertikal dan
horizontal
dengan
membandingkan
karakteristik batuan dan fluida dalam
suatu sistem panas bumi atau daerah
prospek. Dalam suatu sistem panas
bumi yang melibatkan batuan yang
berumur
tua
umumnya
terdapat
beberapa kali proses hydrothermal yang
saling overlap satu sama lain. Dengan
penyelidikan aliran panas kita bisa
melokalisir
sistem
yang
masih
mempunyai anomali panas.
Akibat adanya panas yang
berasal dari suatu sumber panas
(magma
atau
peluruhan
mineral
radioaktif) terbentuklah suatu sistem
hidrotermal. Panas yang dikeluarkan
oleh sumber panas merambat melalui
media padat berupa batuan (konduktif)
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
541
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
secara merata ke segala penjuru hingga
ke permukaan.
Dengan mengasumsikan media
yang dilewati panas homogen yaitu
mempunyai nilai termal konduktivitas
relatif seragam maka distribusi aliran
panas
di
permukaan
merupakan
cerminan dari kondisi bawah permukaan.
Makin tinggi nilai aliran panas makin
dekat ke sumber panas, dengan
memetakan distribusi aliran panas di
permukaan diharapkan dapat melokalisir
daerah anomali aliran panas (Gambar
1).
Daerah panas bumi Limbong
secara
administratif
terletak
di
Kecamatan Limbong, Kabupaten Luwu
Utara, Provinsi Sulawesi Selatan yang
secara geografis berada 119° 55' 00"
hingga 120° 04' 30" BT dan 02° 30' 00" 02° 37' 00" LS, atau 824.400 – 842.000
mE dan 9.710.400 – 9.723.300 mN pada
sistem koordinat UTM, Zona 50 belahan
bumi selatan (Gambar 2).
Landasan Geosain
Geologi
Daerah penyelidikan disusun oleh
batuan plutonik, batuan vulkanik, batuan
malihan, dan endapan permukaan. Dari
hasil
pengamatan
megaskopis
di
lapangan diperoleh 16 satuan batuan
yang dari tua ke muda terdiri dari ;
Batuan Malihan (Km) berumur Kapur,
Granit Tua (Togt), Granit Biotit (Togb),
Granodiorit Biotit (Tmgd), Granit Porfir
(Tmgp), Vulkanik Tak Terpisahkan
(Tplv), Sienit (Tps), Granodiorit (Tpgd),
Granit – Aplit (Tpga), Diorit (Qd), Aliran
Lava Andesitik (Qla), Jatuhan Piroklastik
(Qjp), Aliran Lava Dasitik (Qld), Aliran
Piroklastik (Qap), Kubah Lava (Qkl), dan
Aluvium (Qal) (Gambar 3).
Dari hasil pentarikhan (dating)
pada satuan aliran lava andesitik (Qla)
dengan metode jejak belah (fission track)
menghasilkan umur 400.000 tahun atau
Kala Plistosen.
Sedangkan struktur geologi yang
hasilkan berdasarkan hasil penyelidikan
di lapangan, analisis citra Landsat,
analisis citra DEM (digital elevation
mode) dan peta topografi, serta terhadap
gejala-gejala struktur di permukaan
seperti pemunculan mata air panas,
kelurusan lembah dan puggungan,
kekar-kekar, bidang sesar, dan zona
hancuran batuan, maka di daerah
penyelidikan teramati 3 sesar utama,
yaitu sesar menganan berarah baratlaut
– tenggara, sesar mengiri berarah barat
– timur, sesar normal berarah timurlaut
baratdaya yang merupakan sesar yang
mengontrol manifestasi permukaan di
daerah Kanan Dede.
Manifestasi Panas Bumi
Manifestasi
panas
bumi
permukaan di Daerah Limbong terdiri
dari fumarol, mata air panas, tanah
panas, dan batuan ubahan.
Temperatur air panas mencapai
o
100,4 C dengan sifat fluida netral, tanah
panas terdiri dari batuan yang telah
mengalami ubahan dan dari hasi analisis
PIMA didominasi oleh mineral sekunder
kaolonite, halloysite dan montmorilonite
yang terbentuk pada kondisi pH fluida
asam.
Di beberapa tempat terdapat
sebaran batuan ubahan yang cukup luas
tapi tidak memiliki anomali panas atau
sebagai batuan ubahan fosil.
Geokimia
Hasil plotting konsentrasi kation
pada diagram segitiga Cl-SO4-HCO3
memperlihatkan mata air panas daerah
Limbong sebagian besar termasuk
dalam tipe klorida-bikarbonat. Hanya air
panas Tandung dan Kanan Bulo yang
termasuk tipe air bikarbonat. Indikasi di
lapangan juga menunjukkan bahwa pada
542 Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
kedua air panas tersebut terdapat
lapisan tipis sinter karbonat.
Hasil pengeplotan dalam diagram
segitiga
Na/1000-K/100-√Mg
menunjukkan mata air panas Limbong
umumnya berada pada zona full
equilibrium dan perbatasan antara partial
equilibrium dan immature water. Air
panas APKD 11 berada pada zona
immature water. Hal ini menunjukkan
bahwa pemunculan APKD 11 telah
mengalami
kontaminasi
oleh
air
permukaan atau terpengaruh oleh
pengenceran air permukaan cukup
dominan.
Sedangkan Hasil pengeplotan
dalam diagram segitiga Cl-Li-B mata air
panas Limbong pada umumnya berada
ditengah-tengah dan cenderung kearah
Cl-B yang menunjukkan lingkungan
pemunculan mata air panas pada
umumnya berada diantara batuan
sedimen dan vulkanik (Gambar 4,5 dan
6).
Perkiraan temperatur bawah
permukaan daerah Limbong dengan
menggunakan geotermometer SiO2
(conductive-cooling) rata-rata berkisar
antara 116 – 182 °C, sedangkan
menggunakan geotermometer Na/K
Giggenbach rata-rata berkisar antara
143
276
°C,
dengan
mempertimbangkan karakteristik kimia
dari air panas di daerah Limbong,
terutama air panas di komplek Kanan
Dede, seperti pH normal, suhu
permukaan
yang
tinggi,
terdapat
fumarola dan terdapat sinter silika, maka
penggunaan
geotermometer
Na/K
Giggenbach
dimungkinkan,
yaitu
sebesar 272 °C.
Secara umum pola penyebaran
Merkuri (Hg) terkonsentrasi pada bagian
tengah daerah penyelidikan yaitu sekitar
pemunculan mata air panas Limbong di
komplek Kanan Dede yang menyebar ke
arah tenggara ke arah mata air panas
Tandung.
Survei Aliran Panas
Metode Survei
Secara garis besar metode survei
aliran panas terdiri dari pengukuran
temperatur dasar lubang pada sumur
pengamatan, pengambilan sampel di
dasar lubang bor yang selanjutnya
dilakukan pengukuran sifat konduktifitas
batuannya.
Harga aliran panas diperoleh dari hasil
perkalian nilai gradien termal setiap
lubang
dengan
nilai
thermal
konduktivitinya,
sesuai
dengan
persamaan sebagia berikut :
H = Q x ∆d/ (T1 – T2)
di mana, H adalah aliran panas dalam
W/m2 atau HFU, Q adalah nilai
konduktifitas panas dalam W/m.K atau
W/m.C, Δd adalah kedalaman dalam
meter dan T1- T2 adalah perbedaan
temperatur permukaan dan dasar sumur
dalam oC.
Hasil survei
Penentuan titik bor pengukuran
berdasarkan pertimbangan geologi serta
geokimia manifestasi permukaan. Dari
hasil survei ini diperoleh sebanyak 37
titik lubang bor pengamatan dengan
kedalam lubang antara 5 – 6,5 meter
(Gambar 7).
Litologi yang menyusun lubang
pengamatan secara umum terdiri dari
lapukan granit, riolitik, andesit, dan
batuan ubahan dengan ukuran butir
antara pasir hingga lempung.
Pengambilan
sampel
untuk
pegujian sifat konduktifitas panas
dilakukan di tempat yang representatif,
sehingga diperoleh 10 sampel dengan
kisaran harga termal konduktivitas antara
4,696 hingga 7,849 W/m.K, dengan ratarata 6,436 W/m.K.
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
543
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Peta Distribusi Temperatur
Temperatur
dasar
lubang
pengamatan merupakan salah satu
parameter penting dalam survei aliran
panas . Temperatur yang terukur adalah
temperatur dari hasil perambatan panas
secara konduktif melalui media padat
yaitu batuan atau tanah dari bawah
permukaan menuju permukaan, hasil
pengukuran diketahui temperatur dasar
lubang berkisar antara 24,02 oC hingga
97,75 oC dengan rata-rata 27,87 oC. Nilai
97,75 oC adalah nilai maksimum yang
didapat dari dasar lubang LB-02 yang
berada di manifestasi permukaan berupa
tanah panas Kanan Dede.
zona anomali temperatur lebih
dari 28 oC berada pada dua lokasi yaitu
di bagian tengah dan bagian timur lokasi
penyelidikan. Anomali di bagian tengah
terletak pada kontak batuan antara unit
batuan vulkanik berumur Kuarter dan
batuan intrusif Granit dengan luas areal
lebih kurang 4 km2, sedangkan anomali
bagian
timur
berasosiasi
dengan
manifestasi permukaan Kanan Dede
yang mempunyai manifestasi tanah
panas dan mata air panas. Luas areal
daerah anomali di sebelah timur
mempunyai luas area lebih kurang 6
km2 sehingga total luas area anomali 10
km2 (Gambar 8).
Peta Gradien Termal
Nilai gradien rata-rata di lapisan
kerak bumi baik itu tersusun oleh batuan
beku, sedimen atau metamorf adalah 3
o
C/100m atau 0,03 oC/m.
Distribusi nilai gradien termal di
daerah penyelidikan terlihat pada
Gambar 9, dengan mengambil nilai latar
atau background sebesar 0,03 oC/m atau
nilai rata-rata gradien termal pada kerak
bumi, maka nilai gradien termal yang
lebih tinggi dari 0,03 oC/m merupakan
anomali.
Terdapat dua zona anomali gradien
termal yaitu Zona anomali di sebelah
timur memiliki pola yang sama dengan
distribusi temperatur dasar lubang, yaitu
berasosiasi
dengan
manifestasi
permukaan berupa tanah panas dan
mata air panas Kanan Dede serta Kanan
Bulo. Sedangkan zona anomali di bagian
barat tidak jelas penyebabnya, meskipun
berada pada batuan vulkanik muda serta
berdekatan dengan kerucut vulkanik
Buntu Tabuan akan tetapi tidak ada
kontinuasi atau kemenerusan nilai
anomali di sekitarnya. Luas area zona
anomali di bagian tengah lebih kurang 4
km2 sedangkan yang di sebelah timur
lebih kurang 4 km2 sehingga luas total
zona anomali gradien termal didaerah
penyelidikan adalah 8 km2.
Peta Aliran Panas
Aliran panas atau heat flow
didefinisikan sebagai aliran sejumlah
panas yang merambat melalui media
padat (batuan/tanah) secara konduktif
per satuan luas. Satuan aliran panas
dalam sistem Internasional (SI) adalah
W/m2 atau mW/m2. Satuan lain yang
biasa digunakan adalah HFU (heat flow
unit) dimana 1 HFU = 41,9 mW/m2.
Peta distribusi nilai aliran panas
(heat flow) di lokasi penyelidikan terlihat
pada Gambar 10, bila kita ambil nilai 60
mW/m2 sebagai nilai latar (background)
maka luas area anomali akan sangat
luas sekali, yaitu hampir 80% daerah
penyelidikan. Hal ini menunjukkan
bahwa
secara
umum
daerah
penyelidikan mempunyai anomali aliran
panas. Secara umum nilai aliran panas
(heat flow) berkisar antara 71,01 hingga
1408,8 mW/m2, dengan rata-rata 218 ±
10
mW/m2.
Berdasarkan
hasil
penghitungan secara statistik dimana
nilai latar merupakan nilai rata-rata
ditambah standar deviasinya maka
didapat nilai latar (background) sebesar
544 Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
313 mW/m2 dan nilai yang lebih besar
dari 313 mW/m2 termasuk anomali.
zona anomali terdiri dari dua
lokasi, yaitu di bagian tengah dan di
bagian timur. Zona anomali di bagian
tengah diperkirakan berasosiasi dengan
kontak antara batuan vulkanik berumur
Kuarter dengan batuan intrusi granit juga
dengan beberapa manifestasi panas
bumi permukaan berupa mata air panas
di Komba dan Kanan Sawah, sedangkan
zona
anomali
di
bagian
timur
diperkirakan
berasosiasi
dengan
manifestasi panas bumi permukaan
Kanan Dede yang berupa tanah panas
dan mata air panas.
Luas area zona anomali di bagian
tengah adalah 3,5 km2 sedangkan luas
zona anomali di bagian timur adalah 2,5
km2 sehingga luas total zona anomali
aliran panas adalah 6 km2.
PEMBAHASAN
Menurut Stuwe, 2007 distribusi
global aliran panas pada lapisan kerak
bumi terbagi menjadi dua bagian, yaitu di
dataran kontinen dan di lapisan kerak
samudera. Nilai aliran panas di dataran
kontinen rata-rata antara 60 - 65 mW/m2
sedangkan di lapisan kerak samudera
antara 10 – 15 mW/m2.
Litologi daerah Limbong secara
umum terdiri dari batuan intrusi granit
yang menembus batuan sedimen dan
vulkanik berumur Pra-Tersier. Pada
jaman Kuarter serangkaian batuan
vulkanik berupa tuff dan lava riolitik
hingga dasitik menerobos unit yang lebih
tua.
Hasil pengukuran temperatur
dasar sumur pengamatan menunjukkan
bahwa zona anomali temperatur terdapat
di dua lokasi yaitu disebelah tengah dan
di bagian timur. Zona anomali ini diambil
dari nilai latar sekitar 27,87 oC. Hasil
kompilasi dengan peta geologi dan peta
anomali geokimia (Merkuri) menunjukkan
bahwa anomali temperatur yang ada di
bagian tengah daerah penyelidikan
berkorelasi dengan kontak batuan
vulkanik berumur Kuarter dengan batuan
intrusi granit, sedangkan zona anomali di
bagian
timur
berkorelasi
dengan
manifestasi Kanan Dede.
Pengukuran
gradien
termal
menghasilkan beberapa spot daerah
anomali, yaitu di bagian barat, bagian
tengah dan bagian timur.
Hasil kompilasi dengan peta
geologi dan peta penyebaran Merkuri
menunjukkan
bahwa
hanya
zona
anomali bagian tengah dan timur yang
sangat menarik. Zona anomali bagian
barat berasosiasi dengan kontak batuan
vulkanik berumur Kuarter dengan batuan
intrusi granit serta anomali merkuri,
sedangkan zona anomali bagian timur
berkorelasi dengan manifestasi Kanan
Dede dan anomali Merkuri.
Dengan mengambil nilai latar 313
mW/m2 atau 5 kali nilai aliran panas ratarata, distribusi nilai aliran panas (heat
flow) di daerah penyelidikan hanya
memperlihatkan dua zona anomali yaitu
di bagian tengah dan bagian timur.
Bila dilakukan kompilasi antara
anomali distribusi temperatur, anomali
distribusi gradien termal, anomali
distribusi aliran panas serta anomali
geokimia terdapat konsistensi zona
anomali di bagian tengah dan timur
daerah penyelidikan. Konsistensi ini
berkaitan erat dengan gejala geologi
berupa kontak batuan vulkanik berumur
Kuarter dan manifestasi permukaan
Kanan Dede dengan luas daerah
anomali di bagian tengah adalah 2,5 km2
sedangkan di bagian timur 3,5 km2,
sehingga luas total zona anomali hasil
kompilasi sekitar 6 km2 (Gambar 11).
Zona anomali di bagian timur
dinilai lebih bagus dibandingkan zona
anomali
karena
didukung
oleh
serangkaian manifestasi panas bumi
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
545
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
permukaan yang menarik, diantaranya
fumarol, tanah panas serta mata air
panas dengan temperatur boiling hingga
sub-boiling dan dengan menggunakan
persamaan :
Heat Loss (MW) = Aliran Panas x luas
areal anomali
Maka perkiraan besarnya nilai heat loss
adalah 1,8 MWth.
KESIMPULAN
• Nilai konduktivitas batuan/tanah di
bagian timur lebih tinggi dibandingkan
dengan
nilai
konduktivitas
batuan/tanah di bagian barat, hal ini
diperkirakan akibat perbedaan litologi.
• Gradien termal daerah panas bumi
Limbong rata-rata 3,6 ± 0,2 oC/ 100 m,
dengan zona anomali berada di kontak
batuan vulkanik Kuarter dan batuan
intrusi
granit
serta
di
sekitar
manifestasi Kanan Dede.
• Aliran panas (heat flow) daerah panas
bumi
Limbong
sampai
dengan
kedalaman 6 m adalah sekitar 218 ±
10 mW/m2 dengan zona anomali
berada di kontak batuan vulkanik
Kuarter dan batuan intrusi granit serta
di sekitar manifestasi Kanan Dede.
• Hasil kompilasi zona anomali aliran
panas dengan konsentrasi Hg tanah
menunjukkan bahwa zona anomali
berada di kontak batuan vullkanik
Kuarter dan manifestasi Kanan Dede.
• Heat loss berdasarkan metode survei
aliran panas adalah 1,8 MWth berasal
dari nilai latar aliran panas sebesar
313 mW/m2, nilai ini termasuk tinggi
karena nilai aliran panas rata-rata
kerak bumi adalah sekitar 60 mW/m2
dengan luas areal anomali aliran
panas sekitar 6 km2.
• Dengan mengabaikan tingkat akurasi
nilai aliran panas, metode survei aliran
panas terbukti cukup akurat dalam
penentuan zona anomali termal
dangkal dan dapat menjadi salah satu
metode dalam eksplorasi panas bumi.
DAFTAR PUSTAKA
Bachri, S., dan Alzwar, M. (1975),
Kegiatan Inventarisasi Kenampakan
Gejala Panas bumi di Daerah
Sulawesi Selatan, Dinas Vulkanologi,
Bandung. (Tidak dipublikasikan)
Pusat Sumber Daya Geologi (2007),
Peta
Sebaran
Panas
Bumi
Indonesia, Badan Geologi.
Ratman, N., Atmawinata, S. (1993),
Geologi Lembar Mamuju, Sulawesi,
Pusat Penelitian dan Pengembangan
Geologi,
Dirjen
Pertambangan
Umum, Departemen Pertambangan
dan Energi.
Rybach, L., dan Muffler, L. J. P. (1981),
Geothermal Systems: Principles and
Case Histories, Wiley, New York.
Simandjuntak, T.O., Rusmana, E.,
Surono dan Supandjono, J.B. (1991),
Geologi Lembar Malili, Sulawesi,
Pusat
Penelitian
dan
Pengembangan
Geologi,
Dirjen
Pertambangan Umum, Departemen
Pertambangan dan Energi.
Stuwe, K. (2007), Geodinamics of The
Lithosphere, 2th edition, Springer
Berlin.
Tim Pengembangan Metode Termal
(1997), Pengukuran Alir Panas
Daerah Guci – Jawa Tengah,
Laporan Akhir Tahun anggaran
1996/1997,
Direktorat
Jenderal
Minyak dan Gas Bumi, Departemen
Pertambangan dan Energi.
Tim Terpadu Panas Bumi (2009),
Penyelidikan Terpadu Daerah Panas
Bumi Limbong, Kabupaten Luwu
Utara, Sulawesi Selatan, Pusat
Sumber Daya Geologi, Badan
Geologi. (Tidak dipublikasikan).
546 Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Wohletz, K. dan Heiken, G. (1992),
Volcanology and Geothermal Energy,
University of California Press Oxford, Los
Angeles, England.
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
547
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Gambaar 1. Penamppang distribuusi aliran pannas pada suaatu sistem paanas
bumi
Gambar 2. Peta lokasi daerah surv
vei aliran pannas Limbongg
548 P
idi
H
il K
i t
P
tS
b
D
G
l
i
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Gambar 3. Peta geologi daerah survei aliran panas
Limbong
Gambar 4, 5 dan 6 Diagram segitiga Cl-SO4-HCO3, Na-KMg dan Cl-B-Li
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
549
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Gambar 7 Peta distribusi lokasi lubang bor pengamatan dengan kedalaman antara 5 –
6,5 m
Gambar 8 Peta distribusi temperatur dasar sumur pengamatan dalam oC
550 Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Gambar 9 Peta distribusi nilai gradien termal sumur pengamatan dalam
o
C/m
Gambar 10 Peta distribusi nilai aliran panas sumur pengamatan dalam
mW/m2
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
551
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Gambar 11 Peta kompilasi anomali survei aliran panas dengan anomali geokimia
merkuri
552 Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
PENYELIDIKAN ALIRAN PANAS DAERAH
PANAS BUMI LIMBONG, KABUPATEN LUWU UTARA
PROVINSI SULAWESI SELATAN
Dikdik Risdianto, Arif Munandar, Hari Prasetya dan Robertus S Simarmata
Kelompok Penyelidikan Panas Bumi
Sari
Secara Administratif daerah Panas Bumi Limbong berada di Kecamatan
Limbong, Kabupaten Luwu Utara, Provinsi Sulawesi Selatan dan secara geografis
berada antara 119° 55' 00" hingga 120° 04' 30" BT dan 02° 30' 00" - 02° 37' 00" LS,
atau 824.400 – 842.000 mE dan 9.710.400 – 9.723.300 mN pada sistem koordinat
UTM, Zona 50 belahan bumi selatan.
Morfologi Daerah Limbong didominasi oleh morfologi Perbukitan Relief Terjal,
litologi tersusun atas batuan intrusi, metamorf, vulkanik muda serta endapan
permukaan berupa endapan aluvial. Batuan intrusi terdiri dari Granit Kambuno yang
berumur Miosen berupa batolit yang penyebarannya bersifat regional, batuan
Metamorf merupakan bagian dari Formasi Latimojong berumur Kapur. Batuan vulkanik
muda muncul sebagai kubah berkomposisi andesit hingga dasitik berumur 400.000
tahun (analisis jejak belah pada zirkon).
Struktur Geologi didominasi oleh sesar geser yang melintang arah barat-timur,
timur laut-barat daya, barat laut – tenggara. Dibeberapa tempat terdapat pertemuan
antara struktur-struktur tersebut dan membentuk manifestasi panas bumi permukaan
berupa mata air panas, tanah panas, fumarol dan batuan ubahan dengan temperatur
mencapai 100,4 oC.
Survei aliran panas menunjukkan bahwa anomali temperatur dan aliran panas
berada di daerah Kanandede dan di kontak antara batuan intrusi dan batuan vulkanik
muda dengan nilai aliran panas dan gradien termal rata-rata 218 mW/m2 dan 3,62
o
C/100 m dengan areal masing-masing seluas 6 dan 8 km2 dengan besarnya nilai heat
loss sekitar 1,8 MWth.
Kata Kunci : Aliran panas, termal konduktivitas batuan, panas bumi, Limbong, anomali
termal
PENDAHULUAN
Penyelidikan
aliran
panas
dimaksudkan
untuk mengetahui dan
memastikan sebaran prospek panas dan
aliran panas secara vertikal dan
horizontal
dengan
membandingkan
karakteristik batuan dan fluida dalam
suatu sistem panas bumi atau daerah
prospek. Dalam suatu sistem panas
bumi yang melibatkan batuan yang
berumur
tua
umumnya
terdapat
beberapa kali proses hydrothermal yang
saling overlap satu sama lain. Dengan
penyelidikan aliran panas kita bisa
melokalisir
sistem
yang
masih
mempunyai anomali panas.
Akibat adanya panas yang
berasal dari suatu sumber panas
(magma
atau
peluruhan
mineral
radioaktif) terbentuklah suatu sistem
hidrotermal. Panas yang dikeluarkan
oleh sumber panas merambat melalui
media padat berupa batuan (konduktif)
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
541
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
secara merata ke segala penjuru hingga
ke permukaan.
Dengan mengasumsikan media
yang dilewati panas homogen yaitu
mempunyai nilai termal konduktivitas
relatif seragam maka distribusi aliran
panas
di
permukaan
merupakan
cerminan dari kondisi bawah permukaan.
Makin tinggi nilai aliran panas makin
dekat ke sumber panas, dengan
memetakan distribusi aliran panas di
permukaan diharapkan dapat melokalisir
daerah anomali aliran panas (Gambar
1).
Daerah panas bumi Limbong
secara
administratif
terletak
di
Kecamatan Limbong, Kabupaten Luwu
Utara, Provinsi Sulawesi Selatan yang
secara geografis berada 119° 55' 00"
hingga 120° 04' 30" BT dan 02° 30' 00" 02° 37' 00" LS, atau 824.400 – 842.000
mE dan 9.710.400 – 9.723.300 mN pada
sistem koordinat UTM, Zona 50 belahan
bumi selatan (Gambar 2).
Landasan Geosain
Geologi
Daerah penyelidikan disusun oleh
batuan plutonik, batuan vulkanik, batuan
malihan, dan endapan permukaan. Dari
hasil
pengamatan
megaskopis
di
lapangan diperoleh 16 satuan batuan
yang dari tua ke muda terdiri dari ;
Batuan Malihan (Km) berumur Kapur,
Granit Tua (Togt), Granit Biotit (Togb),
Granodiorit Biotit (Tmgd), Granit Porfir
(Tmgp), Vulkanik Tak Terpisahkan
(Tplv), Sienit (Tps), Granodiorit (Tpgd),
Granit – Aplit (Tpga), Diorit (Qd), Aliran
Lava Andesitik (Qla), Jatuhan Piroklastik
(Qjp), Aliran Lava Dasitik (Qld), Aliran
Piroklastik (Qap), Kubah Lava (Qkl), dan
Aluvium (Qal) (Gambar 3).
Dari hasil pentarikhan (dating)
pada satuan aliran lava andesitik (Qla)
dengan metode jejak belah (fission track)
menghasilkan umur 400.000 tahun atau
Kala Plistosen.
Sedangkan struktur geologi yang
hasilkan berdasarkan hasil penyelidikan
di lapangan, analisis citra Landsat,
analisis citra DEM (digital elevation
mode) dan peta topografi, serta terhadap
gejala-gejala struktur di permukaan
seperti pemunculan mata air panas,
kelurusan lembah dan puggungan,
kekar-kekar, bidang sesar, dan zona
hancuran batuan, maka di daerah
penyelidikan teramati 3 sesar utama,
yaitu sesar menganan berarah baratlaut
– tenggara, sesar mengiri berarah barat
– timur, sesar normal berarah timurlaut
baratdaya yang merupakan sesar yang
mengontrol manifestasi permukaan di
daerah Kanan Dede.
Manifestasi Panas Bumi
Manifestasi
panas
bumi
permukaan di Daerah Limbong terdiri
dari fumarol, mata air panas, tanah
panas, dan batuan ubahan.
Temperatur air panas mencapai
o
100,4 C dengan sifat fluida netral, tanah
panas terdiri dari batuan yang telah
mengalami ubahan dan dari hasi analisis
PIMA didominasi oleh mineral sekunder
kaolonite, halloysite dan montmorilonite
yang terbentuk pada kondisi pH fluida
asam.
Di beberapa tempat terdapat
sebaran batuan ubahan yang cukup luas
tapi tidak memiliki anomali panas atau
sebagai batuan ubahan fosil.
Geokimia
Hasil plotting konsentrasi kation
pada diagram segitiga Cl-SO4-HCO3
memperlihatkan mata air panas daerah
Limbong sebagian besar termasuk
dalam tipe klorida-bikarbonat. Hanya air
panas Tandung dan Kanan Bulo yang
termasuk tipe air bikarbonat. Indikasi di
lapangan juga menunjukkan bahwa pada
542 Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
kedua air panas tersebut terdapat
lapisan tipis sinter karbonat.
Hasil pengeplotan dalam diagram
segitiga
Na/1000-K/100-√Mg
menunjukkan mata air panas Limbong
umumnya berada pada zona full
equilibrium dan perbatasan antara partial
equilibrium dan immature water. Air
panas APKD 11 berada pada zona
immature water. Hal ini menunjukkan
bahwa pemunculan APKD 11 telah
mengalami
kontaminasi
oleh
air
permukaan atau terpengaruh oleh
pengenceran air permukaan cukup
dominan.
Sedangkan Hasil pengeplotan
dalam diagram segitiga Cl-Li-B mata air
panas Limbong pada umumnya berada
ditengah-tengah dan cenderung kearah
Cl-B yang menunjukkan lingkungan
pemunculan mata air panas pada
umumnya berada diantara batuan
sedimen dan vulkanik (Gambar 4,5 dan
6).
Perkiraan temperatur bawah
permukaan daerah Limbong dengan
menggunakan geotermometer SiO2
(conductive-cooling) rata-rata berkisar
antara 116 – 182 °C, sedangkan
menggunakan geotermometer Na/K
Giggenbach rata-rata berkisar antara
143
276
°C,
dengan
mempertimbangkan karakteristik kimia
dari air panas di daerah Limbong,
terutama air panas di komplek Kanan
Dede, seperti pH normal, suhu
permukaan
yang
tinggi,
terdapat
fumarola dan terdapat sinter silika, maka
penggunaan
geotermometer
Na/K
Giggenbach
dimungkinkan,
yaitu
sebesar 272 °C.
Secara umum pola penyebaran
Merkuri (Hg) terkonsentrasi pada bagian
tengah daerah penyelidikan yaitu sekitar
pemunculan mata air panas Limbong di
komplek Kanan Dede yang menyebar ke
arah tenggara ke arah mata air panas
Tandung.
Survei Aliran Panas
Metode Survei
Secara garis besar metode survei
aliran panas terdiri dari pengukuran
temperatur dasar lubang pada sumur
pengamatan, pengambilan sampel di
dasar lubang bor yang selanjutnya
dilakukan pengukuran sifat konduktifitas
batuannya.
Harga aliran panas diperoleh dari hasil
perkalian nilai gradien termal setiap
lubang
dengan
nilai
thermal
konduktivitinya,
sesuai
dengan
persamaan sebagia berikut :
H = Q x ∆d/ (T1 – T2)
di mana, H adalah aliran panas dalam
W/m2 atau HFU, Q adalah nilai
konduktifitas panas dalam W/m.K atau
W/m.C, Δd adalah kedalaman dalam
meter dan T1- T2 adalah perbedaan
temperatur permukaan dan dasar sumur
dalam oC.
Hasil survei
Penentuan titik bor pengukuran
berdasarkan pertimbangan geologi serta
geokimia manifestasi permukaan. Dari
hasil survei ini diperoleh sebanyak 37
titik lubang bor pengamatan dengan
kedalam lubang antara 5 – 6,5 meter
(Gambar 7).
Litologi yang menyusun lubang
pengamatan secara umum terdiri dari
lapukan granit, riolitik, andesit, dan
batuan ubahan dengan ukuran butir
antara pasir hingga lempung.
Pengambilan
sampel
untuk
pegujian sifat konduktifitas panas
dilakukan di tempat yang representatif,
sehingga diperoleh 10 sampel dengan
kisaran harga termal konduktivitas antara
4,696 hingga 7,849 W/m.K, dengan ratarata 6,436 W/m.K.
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
543
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Peta Distribusi Temperatur
Temperatur
dasar
lubang
pengamatan merupakan salah satu
parameter penting dalam survei aliran
panas . Temperatur yang terukur adalah
temperatur dari hasil perambatan panas
secara konduktif melalui media padat
yaitu batuan atau tanah dari bawah
permukaan menuju permukaan, hasil
pengukuran diketahui temperatur dasar
lubang berkisar antara 24,02 oC hingga
97,75 oC dengan rata-rata 27,87 oC. Nilai
97,75 oC adalah nilai maksimum yang
didapat dari dasar lubang LB-02 yang
berada di manifestasi permukaan berupa
tanah panas Kanan Dede.
zona anomali temperatur lebih
dari 28 oC berada pada dua lokasi yaitu
di bagian tengah dan bagian timur lokasi
penyelidikan. Anomali di bagian tengah
terletak pada kontak batuan antara unit
batuan vulkanik berumur Kuarter dan
batuan intrusif Granit dengan luas areal
lebih kurang 4 km2, sedangkan anomali
bagian
timur
berasosiasi
dengan
manifestasi permukaan Kanan Dede
yang mempunyai manifestasi tanah
panas dan mata air panas. Luas areal
daerah anomali di sebelah timur
mempunyai luas area lebih kurang 6
km2 sehingga total luas area anomali 10
km2 (Gambar 8).
Peta Gradien Termal
Nilai gradien rata-rata di lapisan
kerak bumi baik itu tersusun oleh batuan
beku, sedimen atau metamorf adalah 3
o
C/100m atau 0,03 oC/m.
Distribusi nilai gradien termal di
daerah penyelidikan terlihat pada
Gambar 9, dengan mengambil nilai latar
atau background sebesar 0,03 oC/m atau
nilai rata-rata gradien termal pada kerak
bumi, maka nilai gradien termal yang
lebih tinggi dari 0,03 oC/m merupakan
anomali.
Terdapat dua zona anomali gradien
termal yaitu Zona anomali di sebelah
timur memiliki pola yang sama dengan
distribusi temperatur dasar lubang, yaitu
berasosiasi
dengan
manifestasi
permukaan berupa tanah panas dan
mata air panas Kanan Dede serta Kanan
Bulo. Sedangkan zona anomali di bagian
barat tidak jelas penyebabnya, meskipun
berada pada batuan vulkanik muda serta
berdekatan dengan kerucut vulkanik
Buntu Tabuan akan tetapi tidak ada
kontinuasi atau kemenerusan nilai
anomali di sekitarnya. Luas area zona
anomali di bagian tengah lebih kurang 4
km2 sedangkan yang di sebelah timur
lebih kurang 4 km2 sehingga luas total
zona anomali gradien termal didaerah
penyelidikan adalah 8 km2.
Peta Aliran Panas
Aliran panas atau heat flow
didefinisikan sebagai aliran sejumlah
panas yang merambat melalui media
padat (batuan/tanah) secara konduktif
per satuan luas. Satuan aliran panas
dalam sistem Internasional (SI) adalah
W/m2 atau mW/m2. Satuan lain yang
biasa digunakan adalah HFU (heat flow
unit) dimana 1 HFU = 41,9 mW/m2.
Peta distribusi nilai aliran panas
(heat flow) di lokasi penyelidikan terlihat
pada Gambar 10, bila kita ambil nilai 60
mW/m2 sebagai nilai latar (background)
maka luas area anomali akan sangat
luas sekali, yaitu hampir 80% daerah
penyelidikan. Hal ini menunjukkan
bahwa
secara
umum
daerah
penyelidikan mempunyai anomali aliran
panas. Secara umum nilai aliran panas
(heat flow) berkisar antara 71,01 hingga
1408,8 mW/m2, dengan rata-rata 218 ±
10
mW/m2.
Berdasarkan
hasil
penghitungan secara statistik dimana
nilai latar merupakan nilai rata-rata
ditambah standar deviasinya maka
didapat nilai latar (background) sebesar
544 Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
313 mW/m2 dan nilai yang lebih besar
dari 313 mW/m2 termasuk anomali.
zona anomali terdiri dari dua
lokasi, yaitu di bagian tengah dan di
bagian timur. Zona anomali di bagian
tengah diperkirakan berasosiasi dengan
kontak antara batuan vulkanik berumur
Kuarter dengan batuan intrusi granit juga
dengan beberapa manifestasi panas
bumi permukaan berupa mata air panas
di Komba dan Kanan Sawah, sedangkan
zona
anomali
di
bagian
timur
diperkirakan
berasosiasi
dengan
manifestasi panas bumi permukaan
Kanan Dede yang berupa tanah panas
dan mata air panas.
Luas area zona anomali di bagian
tengah adalah 3,5 km2 sedangkan luas
zona anomali di bagian timur adalah 2,5
km2 sehingga luas total zona anomali
aliran panas adalah 6 km2.
PEMBAHASAN
Menurut Stuwe, 2007 distribusi
global aliran panas pada lapisan kerak
bumi terbagi menjadi dua bagian, yaitu di
dataran kontinen dan di lapisan kerak
samudera. Nilai aliran panas di dataran
kontinen rata-rata antara 60 - 65 mW/m2
sedangkan di lapisan kerak samudera
antara 10 – 15 mW/m2.
Litologi daerah Limbong secara
umum terdiri dari batuan intrusi granit
yang menembus batuan sedimen dan
vulkanik berumur Pra-Tersier. Pada
jaman Kuarter serangkaian batuan
vulkanik berupa tuff dan lava riolitik
hingga dasitik menerobos unit yang lebih
tua.
Hasil pengukuran temperatur
dasar sumur pengamatan menunjukkan
bahwa zona anomali temperatur terdapat
di dua lokasi yaitu disebelah tengah dan
di bagian timur. Zona anomali ini diambil
dari nilai latar sekitar 27,87 oC. Hasil
kompilasi dengan peta geologi dan peta
anomali geokimia (Merkuri) menunjukkan
bahwa anomali temperatur yang ada di
bagian tengah daerah penyelidikan
berkorelasi dengan kontak batuan
vulkanik berumur Kuarter dengan batuan
intrusi granit, sedangkan zona anomali di
bagian
timur
berkorelasi
dengan
manifestasi Kanan Dede.
Pengukuran
gradien
termal
menghasilkan beberapa spot daerah
anomali, yaitu di bagian barat, bagian
tengah dan bagian timur.
Hasil kompilasi dengan peta
geologi dan peta penyebaran Merkuri
menunjukkan
bahwa
hanya
zona
anomali bagian tengah dan timur yang
sangat menarik. Zona anomali bagian
barat berasosiasi dengan kontak batuan
vulkanik berumur Kuarter dengan batuan
intrusi granit serta anomali merkuri,
sedangkan zona anomali bagian timur
berkorelasi dengan manifestasi Kanan
Dede dan anomali Merkuri.
Dengan mengambil nilai latar 313
mW/m2 atau 5 kali nilai aliran panas ratarata, distribusi nilai aliran panas (heat
flow) di daerah penyelidikan hanya
memperlihatkan dua zona anomali yaitu
di bagian tengah dan bagian timur.
Bila dilakukan kompilasi antara
anomali distribusi temperatur, anomali
distribusi gradien termal, anomali
distribusi aliran panas serta anomali
geokimia terdapat konsistensi zona
anomali di bagian tengah dan timur
daerah penyelidikan. Konsistensi ini
berkaitan erat dengan gejala geologi
berupa kontak batuan vulkanik berumur
Kuarter dan manifestasi permukaan
Kanan Dede dengan luas daerah
anomali di bagian tengah adalah 2,5 km2
sedangkan di bagian timur 3,5 km2,
sehingga luas total zona anomali hasil
kompilasi sekitar 6 km2 (Gambar 11).
Zona anomali di bagian timur
dinilai lebih bagus dibandingkan zona
anomali
karena
didukung
oleh
serangkaian manifestasi panas bumi
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
545
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
permukaan yang menarik, diantaranya
fumarol, tanah panas serta mata air
panas dengan temperatur boiling hingga
sub-boiling dan dengan menggunakan
persamaan :
Heat Loss (MW) = Aliran Panas x luas
areal anomali
Maka perkiraan besarnya nilai heat loss
adalah 1,8 MWth.
KESIMPULAN
• Nilai konduktivitas batuan/tanah di
bagian timur lebih tinggi dibandingkan
dengan
nilai
konduktivitas
batuan/tanah di bagian barat, hal ini
diperkirakan akibat perbedaan litologi.
• Gradien termal daerah panas bumi
Limbong rata-rata 3,6 ± 0,2 oC/ 100 m,
dengan zona anomali berada di kontak
batuan vulkanik Kuarter dan batuan
intrusi
granit
serta
di
sekitar
manifestasi Kanan Dede.
• Aliran panas (heat flow) daerah panas
bumi
Limbong
sampai
dengan
kedalaman 6 m adalah sekitar 218 ±
10 mW/m2 dengan zona anomali
berada di kontak batuan vulkanik
Kuarter dan batuan intrusi granit serta
di sekitar manifestasi Kanan Dede.
• Hasil kompilasi zona anomali aliran
panas dengan konsentrasi Hg tanah
menunjukkan bahwa zona anomali
berada di kontak batuan vullkanik
Kuarter dan manifestasi Kanan Dede.
• Heat loss berdasarkan metode survei
aliran panas adalah 1,8 MWth berasal
dari nilai latar aliran panas sebesar
313 mW/m2, nilai ini termasuk tinggi
karena nilai aliran panas rata-rata
kerak bumi adalah sekitar 60 mW/m2
dengan luas areal anomali aliran
panas sekitar 6 km2.
• Dengan mengabaikan tingkat akurasi
nilai aliran panas, metode survei aliran
panas terbukti cukup akurat dalam
penentuan zona anomali termal
dangkal dan dapat menjadi salah satu
metode dalam eksplorasi panas bumi.
DAFTAR PUSTAKA
Bachri, S., dan Alzwar, M. (1975),
Kegiatan Inventarisasi Kenampakan
Gejala Panas bumi di Daerah
Sulawesi Selatan, Dinas Vulkanologi,
Bandung. (Tidak dipublikasikan)
Pusat Sumber Daya Geologi (2007),
Peta
Sebaran
Panas
Bumi
Indonesia, Badan Geologi.
Ratman, N., Atmawinata, S. (1993),
Geologi Lembar Mamuju, Sulawesi,
Pusat Penelitian dan Pengembangan
Geologi,
Dirjen
Pertambangan
Umum, Departemen Pertambangan
dan Energi.
Rybach, L., dan Muffler, L. J. P. (1981),
Geothermal Systems: Principles and
Case Histories, Wiley, New York.
Simandjuntak, T.O., Rusmana, E.,
Surono dan Supandjono, J.B. (1991),
Geologi Lembar Malili, Sulawesi,
Pusat
Penelitian
dan
Pengembangan
Geologi,
Dirjen
Pertambangan Umum, Departemen
Pertambangan dan Energi.
Stuwe, K. (2007), Geodinamics of The
Lithosphere, 2th edition, Springer
Berlin.
Tim Pengembangan Metode Termal
(1997), Pengukuran Alir Panas
Daerah Guci – Jawa Tengah,
Laporan Akhir Tahun anggaran
1996/1997,
Direktorat
Jenderal
Minyak dan Gas Bumi, Departemen
Pertambangan dan Energi.
Tim Terpadu Panas Bumi (2009),
Penyelidikan Terpadu Daerah Panas
Bumi Limbong, Kabupaten Luwu
Utara, Sulawesi Selatan, Pusat
Sumber Daya Geologi, Badan
Geologi. (Tidak dipublikasikan).
546 Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Wohletz, K. dan Heiken, G. (1992),
Volcanology and Geothermal Energy,
University of California Press Oxford, Los
Angeles, England.
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
547
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Gambaar 1. Penamppang distribuusi aliran pannas pada suaatu sistem paanas
bumi
Gambar 2. Peta lokasi daerah surv
vei aliran pannas Limbongg
548 P
idi
H
il K
i t
P
tS
b
D
G
l
i
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Gambar 3. Peta geologi daerah survei aliran panas
Limbong
Gambar 4, 5 dan 6 Diagram segitiga Cl-SO4-HCO3, Na-KMg dan Cl-B-Li
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
549
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Gambar 7 Peta distribusi lokasi lubang bor pengamatan dengan kedalaman antara 5 –
6,5 m
Gambar 8 Peta distribusi temperatur dasar sumur pengamatan dalam oC
550 Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Gambar 9 Peta distribusi nilai gradien termal sumur pengamatan dalam
o
C/m
Gambar 10 Peta distribusi nilai aliran panas sumur pengamatan dalam
mW/m2
Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi
551
BUKU 1 : BIDANG ENERGI
Gambar 11 Peta kompilasi anomali survei aliran panas dengan anomali geokimia
merkuri
552 Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi