PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN PANAS BUMI TINGGI RAJA KABUPATEN SIMALUNGUN BERDASARKAN DATA MAGNETIK.
PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN PANAS
BUMI TINGGI RAJA KABUPATEN SIMALUNGUN
BERDASARKAN DATA MAGNETIK
Oleh :
Rita N. Silaban
NIM 41113240025
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2015
i
iii
PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN PANAS BUMI
TINGGI RAJA A KABUPATEN SIMALUNGUN BERDASARKAN DATA
MAGNETIK
Rita N. Silaban (4113240025)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian metode geomagnetik di daerah panas bumi
Tinggi Raja Desa Dolok Marawa Kabupaten Simalungun, secara geografis berada
pada koordinat 476140 - 476388 N dan 348209 – 348171 E . Penelitian ini
dilakukan untuk mengetahui bagaimana struktur batuan bawah permukaan
berdasarkan nilai suseptibilitas batuan. Pengukuran medan magnet total
menggunakan alat yang disebut Proton Precession Magnetometer (PPM),
penentuan posisi menggunakan Global Position System (GPS) dan penentuan
orientasi arah utara menggunakan kompas geologi. Pengambilan data dilakukan
secara acak dengan jumlah titik yang diperoleh sebanyak 70 titik ukur.
Pengolahan data diawali dengan koreksi variasi harian, koreksi topografi dan
koreksi IGRF untuk mendapatkan anomali medan magnet total. Kemudian
pengolahan data anomali magnet total dilakukan dengan menggunakan program
Surfer10. Untuk mendapatkan penampang anomali magnetik digunakan program
Mag2dc For Windows.
Dari hasil penelitian diperoleh struktur batuan bawah permukaan panas
bumi (kawah biru) tersusun oleh batuan dengan suseptibilitas 0,001 merupakan
batu gamping, dan batuan dengan suseptibilitas 0,0009 merupakan batu pasir dan
batuan dengan suseptibilitas 0,0007 dan 0,0006 merupakan lempung, dimana
lapisan penudung berupa batu gamping dan lapisan lempung diperkirakan sebagai
zona konduktif.
Kata Kunci : Metode Geomagnetik, Suseptibilitas.
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
ix
Daftar Tabel
xi
Daftar Lampiran
xii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Identifikasi Masalah
4
1.3. Batasan Masalah
5
1.4. Rumusan Masalah
5
1.5. Tujuan Penelitian
5
1.6. Manfaat Penelitian
5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Panas Bumi
6
2.1.1. Pengertian Umum Panas Bumi
6
2.1.2. Terjadinya Panas Bumi
7
2.2. Komponen Sistem Panas Bumi
10
2.2.1. Sumber Panas
10
2.2.2. Reservoir Panas Bumi
10
2.2.2.1 Sistem Hidrothermal
10
2.2.3. Fluida Panas Bumi
11
2.3. Karakteristik Sumber Panas Bumi
11
2.3.1. Dapur Magma sebagai Sumber Panas
12
vii
2.3.2. Kondisi Hidrologi
12
2.3.3. Manifestasi Panas Bumi di Permukaan
13
2.3.3.1. Tanah Hangat (Warm Ground)
13
2.3.3.2. Permukaan Tanah Beruap
14
2.3.3.3. Mata Air Hangat atau Panas (Hot or Warm Spring)
14
2.3.3.4. Geyser
14
2.3.3.5. Kubangan Lumpur Panas (Mud Pool)
15
2.3.2. Sistem Panas Bumi Berdasarkan Besarnya Temperatur
15
2.4. Macam-macam Sistem Panas Bumi
15
2.4.1. Menurut Jenis Sumber Panas
15
2.4.2. Mneurut Jenis Fluida Reservoir
15
2.4.3. Berdasarkan Bekerjanya Sistem
16
2.4.4. Bedasarkan Produksi Lapangan
17
2.4.5. Sistem Panas Bumi Berdasarkan besarnya temperatur
17
2.5. Pemanfaatan Energi Panas Bumi sebagai Pembangkit Listrik
18
2.6. Potensi Panas Bumi Indonesia
20
2.6.1. Sistem Panas Bumi Vulkanik
20
2.6.2. Sistem Panas Bumi Vulkanik-Tektonik
21
2.6.3. Sistem Panas Bumi Non vulkanik
21
2.7. Prinsip Dasar Magnetik
22
2.7.1. Gaya Magnetik
22
2.7.2. Momen Magnetik
23
2.7.3. Kuat Medan Magnetik
23
2.7.4. Intensitas Kemagnetan
23
2.7.5. Suseptibilitas Kemagnetan
24
2.7.5.1 Suseptibiltas Batuan
25
2.7.6. Induksi Magnetik
27
2.7.7. Medan Magnet Bumi
27
2.7.7.1.Elemen Medan Magnet
29
2.7.7.2.Variasi Medan Magnet Bumi
30
2.7.7.3.Proses Magnetisasi pada Batuan
31
viii
2.8. Konsep Metode Magnetik
33
2.8.1. Akusisi Metode Magnetik
34
2.8.2. Magnetometer
34
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
37
3.2 Alat dan Bahan
38
3.3.Prosedur Penelitian
38
3.4.Diagram Alir Penelitian
40
3.5.Teknik Analisis Data
41
3.5.1 Diagram Alir Analisis data Magnetik
41
3.5.2 Koreksi Data
42
3.5.3. Interpretasi Data Magnetik
44
BAB IV. HASIL PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
46
4.1.1. Topografi Daerah Panas Bumi Tinggi Raja
46
4.2 Pembahasan
47
4.2.1 Pola Penyebaran Anomali Magnet Bumi
47
4.2.2. Suseptibilitas Batuan Daerah Panas Bumi Tinggi Raja
48
4.2.3 Interpretasi Data Geomagnetik
49
4.2.3.1. Pemodelan Anomali Magnetik
49
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
52
5.2 Saran
52
DAFTAR PUSTAKA
53
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Klasifkasi sistem panas bumi berdasarkan besar temperatur
18
Tabel 2.2. Potensial panas bumi di Indonesia
22
Tabel 2.3. Nilai suseptibilitas magnetik dari batuan dan mineral
26
Tabel 4.1 Parameter medan magnetik bumi daerah penelitian
dan parameter model
50
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Peta Lokasi Penelitian
56
Lampiran 2 Peta Geologi Lokasi Penelitian
57
Lampiran 3 Colour Map Peta Geologi
58
Lampiran 4 Legenda Peta Geologi
59
Lampiran 5 Data Pengamatan Magnet Bumi di Base
60
Lampiran 6 Data magnet Terolah
62
Lampiran 7 Pengolahan Data Magnetik
67
Lampiran 8 Alat Penelitian
73
Lampiran 9 Dokumentasi Penelitian
77
Lampiran 10 Surat Penugasan Dosen Pembimbing Skripsi
80
Lampiran 11 Surat Izin Penelitian Kepala Desa Dolok marawa
81
Lampiran 12 Surat Izin Penelitian Balai Besar Konservasi Sumber
82
Daya Alam Sumatera Utara (BBKSDA)
Lampiran 13 Surat Permohonan Peminjaman Alat BMKG
83
Lampiran 14 Surat Keterangan Penelitian dari Kepala Desa
84
Dolokmarawa
Lampiran 15 Surat Izin Masuk Kawasan Konservasi
85
Lampiran 16 Surat Izin Peminjaman Alat dan Operator BMKG
86
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Seiring dengan terus tumbuhnya pertumbuhan ekonomi, pertumbuhan
konsumsi listrik juga mengalami pertumbuhan pesat. Pembangunan sistem
kelistrikan saat ini sudah tidak sesuai dengan pertumbuhan kebutuhan listrik.
Perkembangan penduduk yang semakin lama semakin meningkat membuat
permintaan
masyarakat
akan
kebutuhan
listrik
juga
bertambah
tinggi.
Meningkatnya permintaan masyarakat akan kebutuhan listrik ternyata tidak
sejalan dengan produksi listrik yang dihasilkan PLN. Hal inilah yang
menyebabkan terjadinya krisis listrik. Saat ini, pemerintah Indonesia baru mampu
memenuhi 75% kebutuhan listrik masyarakatnya. Penduduk yang belum bisa
menikmati listrik sebagian besar tersebar di daerah-daerah terpencil yang
berpenduduk sedikit. Selain itu masyarakat di beberapa daerah juga sampai saat
ini belum bisa mendapatkan pasokan listrik selama 24 jam. Salah satu daerah yang
mengalami krisis listrik adalah provinsi Sumatera Utara. Sejak tahun 2005, krisis
listrik di Sumatera Utara tidak kunjung selesai. Krisis listrik di Sumatera Utara
menjadi peringatan bahwa Indonesia sudah mulai kekurangan pasokan listrik yang
akan diperkirakan meluas ke wilayah lain (Budiyanti, 2014).
Meningkatnya kebutuhan listrik dari tahun ke tahun tidak
sebanding
dengan pembangkit listrik yang beroperasi di Sumatera Utara. Salah satu cara
pemerintah
untuk
mengatasinya
adalah
menghimbau
masyarakat
untuk
menghemat pemakaian energi listrik. Namun ternyata himbauan tersebut hanya
dapat mengurangi sedikit dari jumlah pemakaian energi listrik sehingga,
dikeluarkanlah kebijakan pemadaman listrik secara bergilir. Kebijakan ini tentu
saja sangat merugikan masyarakat sebab energi listrik merupakan tenaga
penggerak industri dan juga kehidupan manusia.
Krisis energi yang terjadi telah mendorong pengembangan energi alternatif
yang berasal dari sumber daya energi terbarukan (renewable resources). Untuk
2
mendorong pengembangan energi alternatif ini, pemerintah telah mengeluarkan
Kebijakan Energi Nasional yang diantaranya menetapkan target produksi panas
bumi pada tahun 2025 sebesar 5% dari total kebutuhan energi minyak nasional.
Panas bumi dapat digunakan sebagai sumber energi Pembangkit Listrik Tenaga
Panas Bumi (PLTP) dimana PLTP akan menghasilkan energi listrik dan menjadi
sumber pasokan listrik bagi PLN.
Potensi energi panas bumi yang dimiliki Indonesia tidak kurang dari 40%
total energi panas bumi di dunia yakni sekitar 28 GWe. Meskipun memiliki
sumber panas bumi yang tergolong besar, namun pemanfaatan untuk energi listrik
hingga saat ini masih rendah, sekitar 4
dari potensi yang tersedia. Presentasi ini
setara dengan 1189 MW. Sedangkan pemanfaatan secara langsung juga tergolong
masih rendah. Artinya, sebagian besar sumber energi panas bumi yang berada di
Indonesia hingga saat ini masih hanya tersimpan dalam perut bumi atau terbuang
percuma ke atmosfer. Padahal energi panas bumi termasuk energi yang ramah
lingkungan dan cenderung tidak akan habis karena proses pembentukannya yang
terus menerus selama kondisi lingkungannya (geologi dan hidrologi) dapat terjaga
keseimbangannya (Kasbani, 2010).
Penggunaan energi panas bumi untuk pembangkit tenaga listrik hanya
sekitar 3% dari seluruh listrik yang dibangkitkan oleh PLN. Data Direktorat
Jenderal Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi Kementerian Energi dan
Sumber Daya Mineral (KESDM) tahun 2010 menyebutkan potensi panas bumi
yang berada dalam kawasan hutan konservasi sebanyak 41 titik dengan kapasitas
5.935 MW, dalam kawasan hutan lindung (46 titik) dengan potensi 6.623 MW,
dan dalam kawasan hutan produksi (37 titik) dengan potensi 3.670 MW (WWFIndonesia, 2013).
Kabupaten Simalungun terletak 02 36’- 03 18’ Lintang Utara dan 98 32’
- 99 35’ Bujur Timur dengan luas 4.386,60
Provinsi Sumatera Utara. Pihak
KESDM telah mengesahkan Undang-Undang Nomor 21 Tahun 2014 Tentang
Panas Bumi (UU No. 21 Tahun 2014) yang merupakan perubahan dari UndangUndang Nomor 27 Tahun 2003 Tentang Panas Bumi (UU No. 27 Tahun 2003),
merupakan salah satu langkah strategis dalam mengembangkan panas bumi
3
sebagai salah satu tumpuan energi nasional. Pengusahaan panas bumi tidak lagi
dikategorikan sebagai kegiatan pertambangan sehingga pengusahaan panas bumi
dapat dilakukan di atas lahan konservasi.
Berdasarkan peta geologi, kabupaten Simalungun memiliki potensi panas
sumber panas bumi yang terletak di Kecamatan Silau Kahean, desa Dolok
Morawa. Daerah manifestasi air panas Dolok Morawa ini terletak di daerah yang
sebagian termasuk dalam kawasan Cagar Alam dan sebagian lagi dalam kawasan
perkebunan kelapa sawit dan karet rakyat. Beberapa Penelitian pernah dilakukan
di daerah panas bumi Dolok Morawa, diantaranya penyelidikan oleh Kelompok
Program Penelitian Panas Bumi (2006), menyatakan fluida di daerah panas bumi
Dolok Morawa bersifat netral, didominasi air panas , entalpi sedang (geothermal
fluida 180
, dan potensi cadangan terduga
38 Mwe.
Kebutuhan listrik di Kabupaten Simalungun di pasok oleh PLN Wilayah
II. Sekitar 6,22 % rumah tangga di Simalungun belum menikmati penerangan
listrik PLN. Hal ini disebabkan kurangnya pasokan listrik yang disediakan oleh
pemerintah. Salah satu desa tersebut adalah Huta II Pondok Bahapal, Nagori
Dolok Maraja, Kecamatan Tapian Dolok, Simalungun. Sebanyak 173 KK Huta II
Pondok Bahapal sudah lama mendambakan penerangan listrik PLN. Selama ini,
warga masih menggunakan tenaga genset milik perorangan sehingga tidak dapat
menikmati listrik selama 24 jam (Badan Pusat Statistika, 2014).
Dalam eksplorasi panas bumi, metode magnetik digunakan untuk
mengetahui variasi medan magnet di daerah penelitian. Variasi magnet
disebabkan oleh sifat kemagnetan yang tidak homogen dari kerak bumi. Dimana
batuan di dalam sistem panas bumi pada umumnya memiliki magnetisasi rendah
dibanding batuan sekitarnya. Hal ini disebabkan adanya proses demagnetisasi oleh
proses alterasi hidrotermal, dimana proses tersebut mengubah mineral yang ada
menjadi mineral-mineral paramagnetik atau bahkan diamagnetik. Metode
geomagnet ini digunakan pada studi geothermal karena mineral-mineral
ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi mendekati
temperatur Curie. Nilai magnet yang rendah tersebut dapat menginterpretasikan
zona-zona potensial sebagai reservoar dan sumber panas (Indratmoko, 2009).
4
Metode magnetik merupakan salah satu metode geofisika yang sering
digunakan untuk survei pendahuluan pada eksplorasi minyak dan gas bumi,
penyelidikan batuan mineral dan panas bumi dan digunakan untuk mendeteksi
struktur bawah permukaan sebagai pembentuk sistem panasbumi dan melokalisir
daerah anomali rendah yang diduga berkaitan dengan manifestasi panasbumi
seperti air panas Tinggi Raja. Variasi intensitas medan magnet di permukaan yang
berbeda ini menunjukkan adanya anomali magnetik, dimana anomali magnetik
umumnya disebabkan karena adanya perbedaan nilai suseptibilitas pada batuan.
Nilai suseptibilitas merupakan nilai yang menyatakan kemampuan suatu benda
atau batuan untuk dapat termagnetisasi. Penelitian yang pernah dilakukan dengan
metode ini diantaranya: Penentuan struktur bawah permukaan Gunung Kelud
(Santosa, 2012), Interpretasi Struktur bawah permukaan manifestasi panas bumi
Gunung Ungaran (Yudiyanto, 2014).
Dari uraian latar belakang diatas, maka penulis melakukan penelitian dengan
judul “Penentuan Struktur Bawah Permukaan Panas Bumi Tinggi Raja
Kabupaten Simalungun Berdasarkan Data Magnetik”.
1.2.Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah diatas,maka yang menjadi identifikasi
maasalah adalah:
1. Krisis energi listrik yang terjadi di Indonesia khususnya Sumatera Utara
yang disebabkan kurangnya pasokan energi listrik yang disediakan oleh
pemerintah.
2. Pengembangan energi alternatif yang berasal dari sumber daya energi
terbarukan dapat dimanfaatkan dalam upaya pemenuhan kebutuhan listrik,
misalnya panas bumi. Salah satu survei pendahuluan yang digunakan
untuk mengetahui potensi panas bumi yaitu melakukan survei geofisika
dengan berbagai metode, diantaranya metode gaya berat, geolistrik dan
magnetik.
5
1.3. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini penulis membatasi masalah sebagai berikut:
1. Penelitian ini menerapkan metode geomagnetik sebagai eksplorasi
pendahuluan pada daerah potensi panas bumi di daerah Tinggi Raja,
Kabupaten Simalungun, Sumatera Utara.
2. Model struktur sistem geothermal di bawah permukaan daerah potensi
panas bumi diperoleh dari data magnetik bumi di daerah Tinggi Raja,
Kabupaten Simalungun, Sumatera Utara.
1.4 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan tersebut maka yang menjadi
rumusan masalah dari penelitian ini adalah:
1. Bagaimana pola penyebaran anomali magnet bumi berdasarkan sifat
kemagnetan di daerah panas bumi Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun,
Provinsi Sumatera Utara?
2. Bagaimana struktur batuan di bawah permukaan di daerah panas bumi
Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara?
1.5 Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk memperoleh pola penyebaran anomali magnet bumi di daerah panas
bumi Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara.
2. Untuk memperoleh struktur batuan di bawah permukaan di daerah panas
bumi Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara.
1.6 Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai bahan informasi untuk eksplorasi
selanjutnya untuk mendapatkan prospek potensi panas bumi di Sumatera Utara
sebagai tenaga pembangkit listrik.
52
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang dilakukan maka dapat diambil kesimpulan
antara lain:
1. Nilai anomali magnet di daerah penelitian berkisar antara 23,345 nT pada
koordinat 348098 N 476242 E sampai 68,67 nT pada koordinat 476388 N
348161 E.
2. Berdasarkan nilai suseptibilitas yang diperoleh, jenis batuan yang terdapat
pada daerah penelitian ini adalah batuan gamping, batu pasir, dan lempung
dengan nilai suseptibilitas 0,001;0,0009 dan 0,0007. dimana lapisan
penudung berupa batu gamping dan lapisan lempung diperkirakan sebagai
zona konduktif.
5.2. Saran
Dari semua rangkaian penelitian yang telah dilakukan, ada beberapa saran
yang dapat dilakukan untuk pengembangan penelitian ini, yaitu :
1. Melakukan penelitian lebih lanjut dengan memperluas daerah pengambilan
data, sehingga penyebaran jenis batuan dapat terlihat baik di permukaan
maupun di bawah permukaan.
ii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 26 Desember 1992 di Sei Karet, Sumatera
Utara dari keluarga Janner Silaban dan Elviner Banjarnahor. Penulis merupakan
anak bungsu dari lima bersaudara.
Pada tahun 1999, penulis masuk SD Negeri No. 173413 Parsingguran,
Kecamatan Pollung dan lulus pada tahun 2005. Kemudian penulis melanjutkan
pendidikan sekolah menengah pertama di SMP Negeri 1 Pollung dan lulus pada
tahun 2008. Selanjutnya penulis melanjutkan ke sekolah SMA Negeri 1 Pollung
dan lulus pada tahun 2011 dan pada tahun yang sama penulis dinyatakan lulus di
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam pada Program Studi Fisika
Jurusan Fisika di Universitas Negeri Medan (UNIMED) melalui jalur SNMPTN.
BUMI TINGGI RAJA KABUPATEN SIMALUNGUN
BERDASARKAN DATA MAGNETIK
Oleh :
Rita N. Silaban
NIM 41113240025
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2015
i
iii
PENENTUAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN PANAS BUMI
TINGGI RAJA A KABUPATEN SIMALUNGUN BERDASARKAN DATA
MAGNETIK
Rita N. Silaban (4113240025)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian metode geomagnetik di daerah panas bumi
Tinggi Raja Desa Dolok Marawa Kabupaten Simalungun, secara geografis berada
pada koordinat 476140 - 476388 N dan 348209 – 348171 E . Penelitian ini
dilakukan untuk mengetahui bagaimana struktur batuan bawah permukaan
berdasarkan nilai suseptibilitas batuan. Pengukuran medan magnet total
menggunakan alat yang disebut Proton Precession Magnetometer (PPM),
penentuan posisi menggunakan Global Position System (GPS) dan penentuan
orientasi arah utara menggunakan kompas geologi. Pengambilan data dilakukan
secara acak dengan jumlah titik yang diperoleh sebanyak 70 titik ukur.
Pengolahan data diawali dengan koreksi variasi harian, koreksi topografi dan
koreksi IGRF untuk mendapatkan anomali medan magnet total. Kemudian
pengolahan data anomali magnet total dilakukan dengan menggunakan program
Surfer10. Untuk mendapatkan penampang anomali magnetik digunakan program
Mag2dc For Windows.
Dari hasil penelitian diperoleh struktur batuan bawah permukaan panas
bumi (kawah biru) tersusun oleh batuan dengan suseptibilitas 0,001 merupakan
batu gamping, dan batuan dengan suseptibilitas 0,0009 merupakan batu pasir dan
batuan dengan suseptibilitas 0,0007 dan 0,0006 merupakan lempung, dimana
lapisan penudung berupa batu gamping dan lapisan lempung diperkirakan sebagai
zona konduktif.
Kata Kunci : Metode Geomagnetik, Suseptibilitas.
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
ix
Daftar Tabel
xi
Daftar Lampiran
xii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Identifikasi Masalah
4
1.3. Batasan Masalah
5
1.4. Rumusan Masalah
5
1.5. Tujuan Penelitian
5
1.6. Manfaat Penelitian
5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Panas Bumi
6
2.1.1. Pengertian Umum Panas Bumi
6
2.1.2. Terjadinya Panas Bumi
7
2.2. Komponen Sistem Panas Bumi
10
2.2.1. Sumber Panas
10
2.2.2. Reservoir Panas Bumi
10
2.2.2.1 Sistem Hidrothermal
10
2.2.3. Fluida Panas Bumi
11
2.3. Karakteristik Sumber Panas Bumi
11
2.3.1. Dapur Magma sebagai Sumber Panas
12
vii
2.3.2. Kondisi Hidrologi
12
2.3.3. Manifestasi Panas Bumi di Permukaan
13
2.3.3.1. Tanah Hangat (Warm Ground)
13
2.3.3.2. Permukaan Tanah Beruap
14
2.3.3.3. Mata Air Hangat atau Panas (Hot or Warm Spring)
14
2.3.3.4. Geyser
14
2.3.3.5. Kubangan Lumpur Panas (Mud Pool)
15
2.3.2. Sistem Panas Bumi Berdasarkan Besarnya Temperatur
15
2.4. Macam-macam Sistem Panas Bumi
15
2.4.1. Menurut Jenis Sumber Panas
15
2.4.2. Mneurut Jenis Fluida Reservoir
15
2.4.3. Berdasarkan Bekerjanya Sistem
16
2.4.4. Bedasarkan Produksi Lapangan
17
2.4.5. Sistem Panas Bumi Berdasarkan besarnya temperatur
17
2.5. Pemanfaatan Energi Panas Bumi sebagai Pembangkit Listrik
18
2.6. Potensi Panas Bumi Indonesia
20
2.6.1. Sistem Panas Bumi Vulkanik
20
2.6.2. Sistem Panas Bumi Vulkanik-Tektonik
21
2.6.3. Sistem Panas Bumi Non vulkanik
21
2.7. Prinsip Dasar Magnetik
22
2.7.1. Gaya Magnetik
22
2.7.2. Momen Magnetik
23
2.7.3. Kuat Medan Magnetik
23
2.7.4. Intensitas Kemagnetan
23
2.7.5. Suseptibilitas Kemagnetan
24
2.7.5.1 Suseptibiltas Batuan
25
2.7.6. Induksi Magnetik
27
2.7.7. Medan Magnet Bumi
27
2.7.7.1.Elemen Medan Magnet
29
2.7.7.2.Variasi Medan Magnet Bumi
30
2.7.7.3.Proses Magnetisasi pada Batuan
31
viii
2.8. Konsep Metode Magnetik
33
2.8.1. Akusisi Metode Magnetik
34
2.8.2. Magnetometer
34
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
37
3.2 Alat dan Bahan
38
3.3.Prosedur Penelitian
38
3.4.Diagram Alir Penelitian
40
3.5.Teknik Analisis Data
41
3.5.1 Diagram Alir Analisis data Magnetik
41
3.5.2 Koreksi Data
42
3.5.3. Interpretasi Data Magnetik
44
BAB IV. HASIL PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
46
4.1.1. Topografi Daerah Panas Bumi Tinggi Raja
46
4.2 Pembahasan
47
4.2.1 Pola Penyebaran Anomali Magnet Bumi
47
4.2.2. Suseptibilitas Batuan Daerah Panas Bumi Tinggi Raja
48
4.2.3 Interpretasi Data Geomagnetik
49
4.2.3.1. Pemodelan Anomali Magnetik
49
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
52
5.2 Saran
52
DAFTAR PUSTAKA
53
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Klasifkasi sistem panas bumi berdasarkan besar temperatur
18
Tabel 2.2. Potensial panas bumi di Indonesia
22
Tabel 2.3. Nilai suseptibilitas magnetik dari batuan dan mineral
26
Tabel 4.1 Parameter medan magnetik bumi daerah penelitian
dan parameter model
50
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Peta Lokasi Penelitian
56
Lampiran 2 Peta Geologi Lokasi Penelitian
57
Lampiran 3 Colour Map Peta Geologi
58
Lampiran 4 Legenda Peta Geologi
59
Lampiran 5 Data Pengamatan Magnet Bumi di Base
60
Lampiran 6 Data magnet Terolah
62
Lampiran 7 Pengolahan Data Magnetik
67
Lampiran 8 Alat Penelitian
73
Lampiran 9 Dokumentasi Penelitian
77
Lampiran 10 Surat Penugasan Dosen Pembimbing Skripsi
80
Lampiran 11 Surat Izin Penelitian Kepala Desa Dolok marawa
81
Lampiran 12 Surat Izin Penelitian Balai Besar Konservasi Sumber
82
Daya Alam Sumatera Utara (BBKSDA)
Lampiran 13 Surat Permohonan Peminjaman Alat BMKG
83
Lampiran 14 Surat Keterangan Penelitian dari Kepala Desa
84
Dolokmarawa
Lampiran 15 Surat Izin Masuk Kawasan Konservasi
85
Lampiran 16 Surat Izin Peminjaman Alat dan Operator BMKG
86
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Seiring dengan terus tumbuhnya pertumbuhan ekonomi, pertumbuhan
konsumsi listrik juga mengalami pertumbuhan pesat. Pembangunan sistem
kelistrikan saat ini sudah tidak sesuai dengan pertumbuhan kebutuhan listrik.
Perkembangan penduduk yang semakin lama semakin meningkat membuat
permintaan
masyarakat
akan
kebutuhan
listrik
juga
bertambah
tinggi.
Meningkatnya permintaan masyarakat akan kebutuhan listrik ternyata tidak
sejalan dengan produksi listrik yang dihasilkan PLN. Hal inilah yang
menyebabkan terjadinya krisis listrik. Saat ini, pemerintah Indonesia baru mampu
memenuhi 75% kebutuhan listrik masyarakatnya. Penduduk yang belum bisa
menikmati listrik sebagian besar tersebar di daerah-daerah terpencil yang
berpenduduk sedikit. Selain itu masyarakat di beberapa daerah juga sampai saat
ini belum bisa mendapatkan pasokan listrik selama 24 jam. Salah satu daerah yang
mengalami krisis listrik adalah provinsi Sumatera Utara. Sejak tahun 2005, krisis
listrik di Sumatera Utara tidak kunjung selesai. Krisis listrik di Sumatera Utara
menjadi peringatan bahwa Indonesia sudah mulai kekurangan pasokan listrik yang
akan diperkirakan meluas ke wilayah lain (Budiyanti, 2014).
Meningkatnya kebutuhan listrik dari tahun ke tahun tidak
sebanding
dengan pembangkit listrik yang beroperasi di Sumatera Utara. Salah satu cara
pemerintah
untuk
mengatasinya
adalah
menghimbau
masyarakat
untuk
menghemat pemakaian energi listrik. Namun ternyata himbauan tersebut hanya
dapat mengurangi sedikit dari jumlah pemakaian energi listrik sehingga,
dikeluarkanlah kebijakan pemadaman listrik secara bergilir. Kebijakan ini tentu
saja sangat merugikan masyarakat sebab energi listrik merupakan tenaga
penggerak industri dan juga kehidupan manusia.
Krisis energi yang terjadi telah mendorong pengembangan energi alternatif
yang berasal dari sumber daya energi terbarukan (renewable resources). Untuk
2
mendorong pengembangan energi alternatif ini, pemerintah telah mengeluarkan
Kebijakan Energi Nasional yang diantaranya menetapkan target produksi panas
bumi pada tahun 2025 sebesar 5% dari total kebutuhan energi minyak nasional.
Panas bumi dapat digunakan sebagai sumber energi Pembangkit Listrik Tenaga
Panas Bumi (PLTP) dimana PLTP akan menghasilkan energi listrik dan menjadi
sumber pasokan listrik bagi PLN.
Potensi energi panas bumi yang dimiliki Indonesia tidak kurang dari 40%
total energi panas bumi di dunia yakni sekitar 28 GWe. Meskipun memiliki
sumber panas bumi yang tergolong besar, namun pemanfaatan untuk energi listrik
hingga saat ini masih rendah, sekitar 4
dari potensi yang tersedia. Presentasi ini
setara dengan 1189 MW. Sedangkan pemanfaatan secara langsung juga tergolong
masih rendah. Artinya, sebagian besar sumber energi panas bumi yang berada di
Indonesia hingga saat ini masih hanya tersimpan dalam perut bumi atau terbuang
percuma ke atmosfer. Padahal energi panas bumi termasuk energi yang ramah
lingkungan dan cenderung tidak akan habis karena proses pembentukannya yang
terus menerus selama kondisi lingkungannya (geologi dan hidrologi) dapat terjaga
keseimbangannya (Kasbani, 2010).
Penggunaan energi panas bumi untuk pembangkit tenaga listrik hanya
sekitar 3% dari seluruh listrik yang dibangkitkan oleh PLN. Data Direktorat
Jenderal Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi Kementerian Energi dan
Sumber Daya Mineral (KESDM) tahun 2010 menyebutkan potensi panas bumi
yang berada dalam kawasan hutan konservasi sebanyak 41 titik dengan kapasitas
5.935 MW, dalam kawasan hutan lindung (46 titik) dengan potensi 6.623 MW,
dan dalam kawasan hutan produksi (37 titik) dengan potensi 3.670 MW (WWFIndonesia, 2013).
Kabupaten Simalungun terletak 02 36’- 03 18’ Lintang Utara dan 98 32’
- 99 35’ Bujur Timur dengan luas 4.386,60
Provinsi Sumatera Utara. Pihak
KESDM telah mengesahkan Undang-Undang Nomor 21 Tahun 2014 Tentang
Panas Bumi (UU No. 21 Tahun 2014) yang merupakan perubahan dari UndangUndang Nomor 27 Tahun 2003 Tentang Panas Bumi (UU No. 27 Tahun 2003),
merupakan salah satu langkah strategis dalam mengembangkan panas bumi
3
sebagai salah satu tumpuan energi nasional. Pengusahaan panas bumi tidak lagi
dikategorikan sebagai kegiatan pertambangan sehingga pengusahaan panas bumi
dapat dilakukan di atas lahan konservasi.
Berdasarkan peta geologi, kabupaten Simalungun memiliki potensi panas
sumber panas bumi yang terletak di Kecamatan Silau Kahean, desa Dolok
Morawa. Daerah manifestasi air panas Dolok Morawa ini terletak di daerah yang
sebagian termasuk dalam kawasan Cagar Alam dan sebagian lagi dalam kawasan
perkebunan kelapa sawit dan karet rakyat. Beberapa Penelitian pernah dilakukan
di daerah panas bumi Dolok Morawa, diantaranya penyelidikan oleh Kelompok
Program Penelitian Panas Bumi (2006), menyatakan fluida di daerah panas bumi
Dolok Morawa bersifat netral, didominasi air panas , entalpi sedang (geothermal
fluida 180
, dan potensi cadangan terduga
38 Mwe.
Kebutuhan listrik di Kabupaten Simalungun di pasok oleh PLN Wilayah
II. Sekitar 6,22 % rumah tangga di Simalungun belum menikmati penerangan
listrik PLN. Hal ini disebabkan kurangnya pasokan listrik yang disediakan oleh
pemerintah. Salah satu desa tersebut adalah Huta II Pondok Bahapal, Nagori
Dolok Maraja, Kecamatan Tapian Dolok, Simalungun. Sebanyak 173 KK Huta II
Pondok Bahapal sudah lama mendambakan penerangan listrik PLN. Selama ini,
warga masih menggunakan tenaga genset milik perorangan sehingga tidak dapat
menikmati listrik selama 24 jam (Badan Pusat Statistika, 2014).
Dalam eksplorasi panas bumi, metode magnetik digunakan untuk
mengetahui variasi medan magnet di daerah penelitian. Variasi magnet
disebabkan oleh sifat kemagnetan yang tidak homogen dari kerak bumi. Dimana
batuan di dalam sistem panas bumi pada umumnya memiliki magnetisasi rendah
dibanding batuan sekitarnya. Hal ini disebabkan adanya proses demagnetisasi oleh
proses alterasi hidrotermal, dimana proses tersebut mengubah mineral yang ada
menjadi mineral-mineral paramagnetik atau bahkan diamagnetik. Metode
geomagnet ini digunakan pada studi geothermal karena mineral-mineral
ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi mendekati
temperatur Curie. Nilai magnet yang rendah tersebut dapat menginterpretasikan
zona-zona potensial sebagai reservoar dan sumber panas (Indratmoko, 2009).
4
Metode magnetik merupakan salah satu metode geofisika yang sering
digunakan untuk survei pendahuluan pada eksplorasi minyak dan gas bumi,
penyelidikan batuan mineral dan panas bumi dan digunakan untuk mendeteksi
struktur bawah permukaan sebagai pembentuk sistem panasbumi dan melokalisir
daerah anomali rendah yang diduga berkaitan dengan manifestasi panasbumi
seperti air panas Tinggi Raja. Variasi intensitas medan magnet di permukaan yang
berbeda ini menunjukkan adanya anomali magnetik, dimana anomali magnetik
umumnya disebabkan karena adanya perbedaan nilai suseptibilitas pada batuan.
Nilai suseptibilitas merupakan nilai yang menyatakan kemampuan suatu benda
atau batuan untuk dapat termagnetisasi. Penelitian yang pernah dilakukan dengan
metode ini diantaranya: Penentuan struktur bawah permukaan Gunung Kelud
(Santosa, 2012), Interpretasi Struktur bawah permukaan manifestasi panas bumi
Gunung Ungaran (Yudiyanto, 2014).
Dari uraian latar belakang diatas, maka penulis melakukan penelitian dengan
judul “Penentuan Struktur Bawah Permukaan Panas Bumi Tinggi Raja
Kabupaten Simalungun Berdasarkan Data Magnetik”.
1.2.Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah diatas,maka yang menjadi identifikasi
maasalah adalah:
1. Krisis energi listrik yang terjadi di Indonesia khususnya Sumatera Utara
yang disebabkan kurangnya pasokan energi listrik yang disediakan oleh
pemerintah.
2. Pengembangan energi alternatif yang berasal dari sumber daya energi
terbarukan dapat dimanfaatkan dalam upaya pemenuhan kebutuhan listrik,
misalnya panas bumi. Salah satu survei pendahuluan yang digunakan
untuk mengetahui potensi panas bumi yaitu melakukan survei geofisika
dengan berbagai metode, diantaranya metode gaya berat, geolistrik dan
magnetik.
5
1.3. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini penulis membatasi masalah sebagai berikut:
1. Penelitian ini menerapkan metode geomagnetik sebagai eksplorasi
pendahuluan pada daerah potensi panas bumi di daerah Tinggi Raja,
Kabupaten Simalungun, Sumatera Utara.
2. Model struktur sistem geothermal di bawah permukaan daerah potensi
panas bumi diperoleh dari data magnetik bumi di daerah Tinggi Raja,
Kabupaten Simalungun, Sumatera Utara.
1.4 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan tersebut maka yang menjadi
rumusan masalah dari penelitian ini adalah:
1. Bagaimana pola penyebaran anomali magnet bumi berdasarkan sifat
kemagnetan di daerah panas bumi Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun,
Provinsi Sumatera Utara?
2. Bagaimana struktur batuan di bawah permukaan di daerah panas bumi
Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara?
1.5 Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk memperoleh pola penyebaran anomali magnet bumi di daerah panas
bumi Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara.
2. Untuk memperoleh struktur batuan di bawah permukaan di daerah panas
bumi Tinggi Raja, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara.
1.6 Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai bahan informasi untuk eksplorasi
selanjutnya untuk mendapatkan prospek potensi panas bumi di Sumatera Utara
sebagai tenaga pembangkit listrik.
52
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang dilakukan maka dapat diambil kesimpulan
antara lain:
1. Nilai anomali magnet di daerah penelitian berkisar antara 23,345 nT pada
koordinat 348098 N 476242 E sampai 68,67 nT pada koordinat 476388 N
348161 E.
2. Berdasarkan nilai suseptibilitas yang diperoleh, jenis batuan yang terdapat
pada daerah penelitian ini adalah batuan gamping, batu pasir, dan lempung
dengan nilai suseptibilitas 0,001;0,0009 dan 0,0007. dimana lapisan
penudung berupa batu gamping dan lapisan lempung diperkirakan sebagai
zona konduktif.
5.2. Saran
Dari semua rangkaian penelitian yang telah dilakukan, ada beberapa saran
yang dapat dilakukan untuk pengembangan penelitian ini, yaitu :
1. Melakukan penelitian lebih lanjut dengan memperluas daerah pengambilan
data, sehingga penyebaran jenis batuan dapat terlihat baik di permukaan
maupun di bawah permukaan.
ii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 26 Desember 1992 di Sei Karet, Sumatera
Utara dari keluarga Janner Silaban dan Elviner Banjarnahor. Penulis merupakan
anak bungsu dari lima bersaudara.
Pada tahun 1999, penulis masuk SD Negeri No. 173413 Parsingguran,
Kecamatan Pollung dan lulus pada tahun 2005. Kemudian penulis melanjutkan
pendidikan sekolah menengah pertama di SMP Negeri 1 Pollung dan lulus pada
tahun 2008. Selanjutnya penulis melanjutkan ke sekolah SMA Negeri 1 Pollung
dan lulus pada tahun 2011 dan pada tahun yang sama penulis dinyatakan lulus di
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam pada Program Studi Fisika
Jurusan Fisika di Universitas Negeri Medan (UNIMED) melalui jalur SNMPTN.