Penyelidikan Geologi dan Geokimia di Daerah Panas Bumi Dolok Marawa, Kabupaten Simalungun, Provinsi Sumatera Utara
PROCEEDING PEMAPARAN HASIL-HASIL KEGIATAN LAPANGAN DAN NON LAPANGAN TAHUN
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
PENYELIDIKAN GEOLOGI DAN GEOKIMIA
DI DAERAH PANAS BUMI DOLOK MARAWA, KABUPATEN SIMALUNGUN SUMUT
Dede Iim, Setiadarma D, Herry Sundhoro, Bangbang Sulaeman
Kelompok Program Penelitian Panas Bumi
ABSTRACT
Dolok Marawa consists of 7 rock units, from oldest to youngest are: Limestone of Bahbotala (Tgb),
Andesite of Sipapagus (Qls), Andesite of Bahtopu (Qlb), Piroclastic Flows of Toba (Qat), PiroclasticFalls
of Toba (Qjt),Travertine (Qtr), and Alluvium (Qa).
Hot fluids beneath Dolok Marawa are identified by Tinggi Raja, Partulatula, Balakbak, Bahoan, Lakparan
and Bahbotala hot spring. Those hot springs temperature varies between 36,4 - 66,5 °C, and netral pH
(6,57 - 7,63), while the hot spring flow - rate are about 5 – 20/ minute..
The area here is covered by volcanic and Tertiary sedimentary rocks, which are associated with some N
320 - 330º E tranding faults.
Some hot waters are characterized by a high concentration of chloride water type, and a few of them are
also chloride bicarbonate waters type, but one is bicarbonate type water (its Bahbotala hot spring). The
underneath calculation of thermal hot fluids/reservoar is about 180° C, which is used the geothermometer
of Na-K (Fournier, 1981 and Giggenbach, 1988), silica conductive cooling, and gases geothermometer.
ABSTRAK
Stratigrafi daerah penyelidikan terdiri dari 7 satuan batuan, urutan dari tua ke muda adalah: Satuan
Batugamping Bahbotala (Tgb), Andesit Gunung Sipapagus (Qls), Andesit Gunung Bahtopu (Qlb), Aliran
Piroklastik Toba (Qat), Jatuhan Piroklastik Toba (Qjt), Travertin (Qtr) dan Aluvium (Qa) (Gambar 2).
Fluida panas di kedalaman Dolok Marawa diindikasikan oleh munculan mata air panas Tinggi Raja,
Partulatula, Balakbak, Bahoan, Lakparan and Bahbotala yang mempunyai suhu antara 36,4 - 66,5 °C,
dengan pH normal (6.57 - 7,63), dan debit antara 5 - 20 l/menit. Manifestasi panas berada pada
lingkungan batuan vulkanik dan batugamping Tersier, yang berasosiasi dengan beberapa struktur
mengarah N 320 - 330º E.
Beberapa air panas bertipe Klorida, sedangkan sebagian lagi bertipe Klorida bikarbonat, namun mata air
panas Bahbotala mempunyai tipe Bikarbonat. Estimasi suhu fluida bawah permukaan yang
mengaplikasikan formula Na - K Fournier, 1981 dan Giggenbach, 1988, Silica conductive cooling , and
gas geothermometer mendapatkan dugaan temperatur di reservoar sebesar ± 180 °C.
1. PENDAHULUAN
Ketersediaan energi panas bumi di Indonesia
secara umum berasosiasi dengan daerah magmatik
dan vulkanik sebagai sumber panasnya.
Kepulauan Indonesia yang berada di jalur
gunungapi merupakan daerah yang berpotensi
bagi terbentuknya energi panas bumi.
Jalur gunungapi sepanjang pantai barat Pulau
Sumatera menerus ke daerah selatan Pulau Jawa,
memanjang hingga ke Pulau Bali dan Nusa
Tenggara, kemudian berbelok ke arah utara ke
Pulau Sulawesi, Kepulauan Maluku dan
Kepulauan Filipina. Pembentukan busur vulkanik
menjadi landasan terhadap besarnya potensi panas
bumi, sekaligus peluang untuk pengembangan
PROCEEDING PEMAPARAN HASIL-HASIL KEGIATAN LAPANGAN DAN NON LAPANGAN TAHUN
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
pembangkit
Indonesia.
listrik
tenaga
panas
bumi
di
Dewasa ini kebutuhan tenaga listrik di Indonesia
terus meningkat, seiring dengan meningkatnya
jumlah dan jenis kebutuhan dan pembangunan.
Sementara itu ketersediaan energi listrik sangat
terbatas.
Dalam upaya memenuhi kebutuhan tenaga listrik
tersebut, Pemerintah Pusat melalui Pusat Sumber
Daya Geologi telah melakukan penyelidikan
terpadu energi alternatif panas bumi di Kampung
Tinggi Raja, Desa Dolok Marawa, Kecamatan
Silou Kahean, dengan metoda geologi, geokimia
dan geofisika, berada pada koordinat geografis
98º44’46’’- 98º52’02’’ BT dan
3º5’49’’3º12’03’’ LS (Gambar 1).
Target dari penyelidikan ini adalah menentukan
struktur geologi, sumber panas (heat-source), tipe
fluida, suhu reservoar, konfigurasi batuan dan
struktur bawah permukaan, luas daerah prospek,
nilai potensi cadangan, dan pemanfaatan fluida
tersebut.
2. METODA PENYELIDIKAN
Penyelidikan ini menggunakan 3 metoda, yaitu:
geologi, geokimia dan geofisika, dan difokuskan
di mata air panas Tinggi Raja.
Pengamatan geologi menggunakan lintasan peta
secara random, dengan memakai GPS (Global
Positioning System). Data dan sampel batuan
representatif dianalisis untuk menghasilkan
simpulan. Sedangkan umur batuan selain diambil
dari referensi, dilakukan juga pentarikhan umur
dengan metode jejak belah (fission track).
Titik amat geokimia dan geofisika difokuskan di
menifestasi, dengan spasi lintasan 1000 X 250 500 m, diukur arah tegak terhadap struktur
geologi dengan disesuaikan kondisi topografi.
Sampling air panas dilakukan di 10 lokasi, yaitu
di Tinggi Raja, Partulatula, Panggaruan,
Balakbak, Bahoan, Lakparan dan Bahbotala.
Sedangkan 90 sampel tanah dan udara tanah di
kedalaman 1 m dianalisis untuk mengukur
konsentrasi Hg tanah dan CO2 udara tanah,
dengan penentuan anomali untuk indikasi daerah
up-flow.
Penetapan tipe, sistim dan pengaruh lingkungan
diuji di diagram Cl-SO4-HCO2, Cl/100-Li-B/4 dan
Na/1000-K/100-√Mg. Geotermometer air panas
untuk estimasi suhu, mengaplikasikan formula
yang sesuai persyaratan kondisi fisik dan
kimianya.
Penyelidikan gaya berat untuk identifikasi struktur
bawah permukaan dilakukan di 268 titik (187 di
lintasan dan 81 regional). Penentuan densitas
batuan dilakukan dari sampel yang diambil di
lapangan.. Harga rata-rata 2.6 gr/cm3.
Penyelidikan
geolistrik
memakai
metoda
Schlumberger bentangan simetris dua arah.
Pengukuran tahanan jenis semu memakai
bentangan AB/2=250, 500, 750 dan 1000 m dan
dibuat peta anomali. Bentangan representatif
diambil AB/2=1000 m. Sedangkan penampang
tahanan jenis semu dibuat di setiap lintasan.
Pengukuran Head-On dilakukan di 2 lintasan
dengan interval titik ukur 100 m tegak lurus
struktur, dan jarak elektroda C=4000 m.
3. GEOLOGI
Geomorfologi; daerah penyelidikan terbagi
menjadi 4 satuan morfologi, yaitu: satuan
morfologi pebukitan terjal-curam, pebukitan
bergelombang sedang, pebukitan bergelombang
lemah dan morfologi pedataran (Gambar 2).
Stratigrafi; hasil pemetaan menunjukkan ada 7
satuan batuan. Urutan dari tua ke muda adalah:
Satuan Gamping Bahbotala (Tgb), Andesit
Gunung Sipapagus (Qls), Andesit Gunung
Bahtopu (Qlb), Aliran Piroklastik Toba (Qat),
Jatuhan Piroklastik Toba (Qjt), Travertin (Otr)
dan Aluvium (Qa) (Gambar 3). Umur jejak belah
lava Andesit Gunung Bahtopu adalah 1.9 ± 0.2Ma
(Pliosen.)
Struktur geologi; dicerminkan kelurusan
(lineament) tofografi dan kerucut gunungapi,
paset segitiga, gawir sesar, kekar/ joint, off-set
batuan, breksiasi dan mata air panas.
Berdasarkan cermin tersebut, struktur geologi
daerah penyelidikan terdiri dari:
• Kerucut Gunung
Sipapagus.
Bahtopu
dan
Gunung
PROCEEDING PEMAPARAN HASIL-HASIL KEGIATAN LAPANGAN DAN NON LAPANGAN TAHUN
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
• Kelurusan (lineament) gunungapi baratlaut tenggara (N 320-325º E), berupa dike yang
memotong basement dan memunculkan deretan
Gunung Bahtopu dan Gunung Sipapagus.
• Sesar timurlaut - baratdaya (N 40-60º E), berupa
Sesar Sigayung-gayung dan Sesar Putung.
• Sesar Bahtopu arah baratlaut - tenggara yang
memotong Gunung Bahtopu dan Gunung
Sipapagus. Blok barat relatif naik terhadap blok
timur.
• Sesar Bahbotala berarah baratlaut - tenggara
sejajar Sesar Bahtopu, menunjukkan blok timur
relatif naik terhadap blok barat. Sesar ini
memunculkan batuan gamping Tersier.
Sesar Bahtopu dan Sesar Bahbotala merupakan
zona sesar berarah N 320-325º E, menyebabkan
kemunculan beberapa mata air panas bersuhu 36,4
- 66,5 ºC, dan
endapan travertine (sinter
karbonat).
Geohidrologi; wilayah air tanah dibagi 3, berupa:
areal resapan air, limpasan dan areal munculan air
tanah serta aliran permukaan.
• Daerah resapan ± 30 % dari luas daerah. Pada
areal ini air hujan meresap ke bumi melalui
permeabilitas batuan (feed-zone). Selanjutnya
akan terkumpul sebagai kantong air (catchmentarea) dan daerah akumulasi air tanah.
• Daerah limpasan dan munculan air tanah
mencakup ± 60 % dari luas daerah
penyelidikan. Air hujan yang meresap ke bumi,
yang tidak menjadi kantong air akan melaju dan
muncul di elevasi rendah berupa mata air dingin
dan mata air panas.
• Daerah aliran air permukaan (sungai),
mencakup ± 10 % luas daerah penyelidikan.
Berupa air hujan yang mengalir di permukaan
tanah. Aliran sungai secara gravitasi mengalir
dari elevasi tinggi ke rendah, diantaranya
Sungai Bahbotala, Sungai Putung dan Sungai
Karai.
Bahoan ada di tipe bikarbonat mendekati klorida.,
dan air panas Bahbotala ada di tipe bikarbonat
(Gambar 5).
Air panas Partulatula dan Panggaruan bertipe
klorida, menunjukkan bahwa fluida panas berasal
langsung dari reservoar (deep-water). Air panas
Tinggi Raja, Balakbak, Bahoan dan Lakparan,
bertipe klorida-bikarbonat, fluida panas berasal
dari deep-water yang terkontaminasi oleh air
permukaan. Air panas Bahoan menunjukkan
bahwa fluida panas berasal dari dalam dan
dominan telah terkontaminasi air permukaan,
terlihat pada diagram Na/1000-K/100-√Mg di
immature water (Gambar 6).
Diagram segitiga Cl-Li-B menunjukkan bahwa
kemunculan mata air panas berada di lingkungan
batuan sedimen (Gambar 7).
Geotermometer yang sesuai dengan persyaratan
fisika dan kimia menunjukkan bahwa suhu
reservoar ± 180 °C, termasuk dalam entalpi
sedang (medium enthalphy).
Hg tanah dan CO2
udara tanah;
konsentrasi Hg tanah bervariasi antara 2 - 485
ppb, dengan background 120 ppb. Anomali
Hg diasumsikan > 120 ppb. (Gambar 6).
Variasi konsentrasi CO2 udara tanah antara 0,2
- 2,7 %, dengan background 1,2 %. Anomali
CO2 pada konsentrasi > 1,2 % (Gambar 8).
5. DISKUSI
Keberadaan panas bumi di daerah Dolok Marawa
diindikasikan oleh adanya mata air panas Tinggi
Raja, Partulatula, Panggaruan, Balakbak, Bahoan,
Lakparan dan Bahbotala. Hasil analisis geokimia
menunjukkan bahwa fluida di dalam bersifat
normal.
4. GEOKIMIA
Konsentrasi CO2 udara tanah yang bernilai tinggi
di daerah Tinggi Raja, menunjukkan bahwa harga
tersebut merupakan daerah anomali panas bumi,
yaitu berupa cerminan dari gas-gas vulkanik di
reservoar.
Air panas; kandungan kimia air panas yang di
plot di diagram segitiga Cl-SO4-HCO3
menunjukkan bahwa mata air panas Partulatula
dan Panggaruan berada di tipe klorida, sedang air
panas Tinggi Raja, Balakbak, Lakparan, dan
Pada lokasi Kampung Bahoan terdapat sinter
karbonat (travertine) yang intensif terendapkan
sampai sekarang. Melihat kondisi tersebut maka
estimasi geotermometer air panas yang
representatif
diaplikasikan
adalah
silica
PROCEEDING PEMAPARAN HASIL-HASIL KEGIATAN LAPANGAN DAN NON LAPANGAN TAHUN
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
conductive cooling dan geotermometer Na, K,
Ca atau geotermometer gas.
Batuan
tertua
yang
tersingkap
adalah
batugamping (CaCO3) yang berumur Miosen
Tengah - Miosen atas. Batuan dasar (basement)
berumur lebih tua dari Miosen Tengah. Batuan
dasar tersebut bersifat kristalin. Sumber panas
(heat-source) diduga berupa kantong magma di
bawah permukaan Gunung Bahtopu. Batuan
konduktif umurnya lebih tua dari Miosen Tengah.
Rambatan panas terkonduksi melalui batuan,
sedangkan konveksi panas berupa aliran fluida ke
permukaan diakibatkan oleh tekanan (P) yang
tinggi.
Keberadaan batugamping (kemungkinan faktor
scaling) pada daerah ini perlu dipertimbangkan
apabila akan dilakukan eksplorasi maupun
eksploitasi pemboran untuk pemanfaatan fluida
panas.
6. SIMPULAN
Sesar Bahtopu dan Sesar Bahbotala merupakan
zona sesar berarah N 320-325º E. Kedua sesar
tersebut menyebabkan kemunculan beberapa mata
air panas di Daerah Bahoan dan Bahbotala, dan
endapan travertin (sinter karbonat) di Tinggi Raja.
Akumulasi fluida panas di bawah permukaan
Kampung Bahoan terindikasi oleh mata air panas
Tinggi Raja, Partulatula, Balakbak, Bahoan,
Lakparan, dan Bahbotala yang bersuhu 36,4 - 66,5
°C dengan pH netral (6,57 - 7,63)
Fluida di Daerah Panas Bumi Dolok Marawa
bersifat netral, dengan temperatur 180 °C,
termasuk dalam kategori entalpi sedang.
PUSTAKA
Akbar, N, dkk., 1972; Gejala mata air panas di
Dolok Marawa, Kab. Simalungun, Sumut.
Bemmelen, van R.W., 1949; The Geology of
Indonesia. Vol. I A.732 p. Government
Printing Office. The Hague. Netherlands.
Cameron., dkk., 1982; Peta Geologi lembar
Medan, Sumatra. Publikasi P3G Bandung.
Fournier, R.O., 1981. Application of Water
Geochemistry Geothermal Exploration and
Reservoir Engineering, Geothermal System:
Principles and Case Histories. John Willey
& Sons. New York.
Giggenbach,
W.F., 1980, Geothermal gas
equilibria, Geochimica et cosmochimica
Acta, Vol 44, pp 2021-2032
---------------------------., 1988. Geothermal Solute
Equilibria Deviation of Na-K-Mg – Ca GeoIndicators. Geochemica Acta 52. pp. 2749 –
2765.
Giggenbach,W.F, and Goguel, 1988, Methods for
tthe collection and analysis of geothermal
and volcanic water and gas samples, Petone
New Zealand
Giggenbach,
W., Gonviantini,
R.,
and
Panichi,C., 1983, Geothermal
Systems,
Guidebook on Nuclear Techniques in
Hydrology, Technical Reports Series No. 91.
International Atomic Energy Agency, Vienna
Kooten, V, and Gerald, K., 1987, Geothermal
Exploration
Using
Surface
Mercury
Geochemistry, Journal of volcanology and
Geothermal Research , 31, 269-280.
Mahon K., Ellis, A.J., 1977. Chemistry and
Geothermal System. Academic Press Inc.
Orlando.
Wohletz, K., and Heiken, G., 1992, Volcanology
and Geothermal Energy, The Regents of The
University of California., Printed in The
United States of America
PROCEEDING PEMAPARAN HASIL-HASIL KEGIATAN LAPANGAN DAN NON LAPANGAN TAHUN
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
Daerah Penyelidikan
Gambar 4. Diagram segitiga Cl-SO4-HCO3
PROVINSI
NAD
Gambar 1. Peta lokasi penyelidikan
Gambar 5. Diagram segitiga Na-K-Mg
Gambar 6. Diagram segitiga Li-Cl-B
Gambar 2. Peta geomorfologi daerah penyelidikan
Gambar 3. Peta Geologi daerah penyelidikan
Gambar 7. Peta sebaran Hg
PROCEEDING PEMAPARAN HASIL-HASIL KEGIATAN LAPANGAN DAN NON LAPANGAN TAHUN
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
Gambar 8. Peta sebaran CO2
Gambar 9. Peta sebaran temperatur
Gambar 10. Peta sebaran pH
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
PENYELIDIKAN GEOLOGI DAN GEOKIMIA
DI DAERAH PANAS BUMI DOLOK MARAWA, KABUPATEN SIMALUNGUN SUMUT
Dede Iim, Setiadarma D, Herry Sundhoro, Bangbang Sulaeman
Kelompok Program Penelitian Panas Bumi
ABSTRACT
Dolok Marawa consists of 7 rock units, from oldest to youngest are: Limestone of Bahbotala (Tgb),
Andesite of Sipapagus (Qls), Andesite of Bahtopu (Qlb), Piroclastic Flows of Toba (Qat), PiroclasticFalls
of Toba (Qjt),Travertine (Qtr), and Alluvium (Qa).
Hot fluids beneath Dolok Marawa are identified by Tinggi Raja, Partulatula, Balakbak, Bahoan, Lakparan
and Bahbotala hot spring. Those hot springs temperature varies between 36,4 - 66,5 °C, and netral pH
(6,57 - 7,63), while the hot spring flow - rate are about 5 – 20/ minute..
The area here is covered by volcanic and Tertiary sedimentary rocks, which are associated with some N
320 - 330º E tranding faults.
Some hot waters are characterized by a high concentration of chloride water type, and a few of them are
also chloride bicarbonate waters type, but one is bicarbonate type water (its Bahbotala hot spring). The
underneath calculation of thermal hot fluids/reservoar is about 180° C, which is used the geothermometer
of Na-K (Fournier, 1981 and Giggenbach, 1988), silica conductive cooling, and gases geothermometer.
ABSTRAK
Stratigrafi daerah penyelidikan terdiri dari 7 satuan batuan, urutan dari tua ke muda adalah: Satuan
Batugamping Bahbotala (Tgb), Andesit Gunung Sipapagus (Qls), Andesit Gunung Bahtopu (Qlb), Aliran
Piroklastik Toba (Qat), Jatuhan Piroklastik Toba (Qjt), Travertin (Qtr) dan Aluvium (Qa) (Gambar 2).
Fluida panas di kedalaman Dolok Marawa diindikasikan oleh munculan mata air panas Tinggi Raja,
Partulatula, Balakbak, Bahoan, Lakparan and Bahbotala yang mempunyai suhu antara 36,4 - 66,5 °C,
dengan pH normal (6.57 - 7,63), dan debit antara 5 - 20 l/menit. Manifestasi panas berada pada
lingkungan batuan vulkanik dan batugamping Tersier, yang berasosiasi dengan beberapa struktur
mengarah N 320 - 330º E.
Beberapa air panas bertipe Klorida, sedangkan sebagian lagi bertipe Klorida bikarbonat, namun mata air
panas Bahbotala mempunyai tipe Bikarbonat. Estimasi suhu fluida bawah permukaan yang
mengaplikasikan formula Na - K Fournier, 1981 dan Giggenbach, 1988, Silica conductive cooling , and
gas geothermometer mendapatkan dugaan temperatur di reservoar sebesar ± 180 °C.
1. PENDAHULUAN
Ketersediaan energi panas bumi di Indonesia
secara umum berasosiasi dengan daerah magmatik
dan vulkanik sebagai sumber panasnya.
Kepulauan Indonesia yang berada di jalur
gunungapi merupakan daerah yang berpotensi
bagi terbentuknya energi panas bumi.
Jalur gunungapi sepanjang pantai barat Pulau
Sumatera menerus ke daerah selatan Pulau Jawa,
memanjang hingga ke Pulau Bali dan Nusa
Tenggara, kemudian berbelok ke arah utara ke
Pulau Sulawesi, Kepulauan Maluku dan
Kepulauan Filipina. Pembentukan busur vulkanik
menjadi landasan terhadap besarnya potensi panas
bumi, sekaligus peluang untuk pengembangan
PROCEEDING PEMAPARAN HASIL-HASIL KEGIATAN LAPANGAN DAN NON LAPANGAN TAHUN
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
pembangkit
Indonesia.
listrik
tenaga
panas
bumi
di
Dewasa ini kebutuhan tenaga listrik di Indonesia
terus meningkat, seiring dengan meningkatnya
jumlah dan jenis kebutuhan dan pembangunan.
Sementara itu ketersediaan energi listrik sangat
terbatas.
Dalam upaya memenuhi kebutuhan tenaga listrik
tersebut, Pemerintah Pusat melalui Pusat Sumber
Daya Geologi telah melakukan penyelidikan
terpadu energi alternatif panas bumi di Kampung
Tinggi Raja, Desa Dolok Marawa, Kecamatan
Silou Kahean, dengan metoda geologi, geokimia
dan geofisika, berada pada koordinat geografis
98º44’46’’- 98º52’02’’ BT dan
3º5’49’’3º12’03’’ LS (Gambar 1).
Target dari penyelidikan ini adalah menentukan
struktur geologi, sumber panas (heat-source), tipe
fluida, suhu reservoar, konfigurasi batuan dan
struktur bawah permukaan, luas daerah prospek,
nilai potensi cadangan, dan pemanfaatan fluida
tersebut.
2. METODA PENYELIDIKAN
Penyelidikan ini menggunakan 3 metoda, yaitu:
geologi, geokimia dan geofisika, dan difokuskan
di mata air panas Tinggi Raja.
Pengamatan geologi menggunakan lintasan peta
secara random, dengan memakai GPS (Global
Positioning System). Data dan sampel batuan
representatif dianalisis untuk menghasilkan
simpulan. Sedangkan umur batuan selain diambil
dari referensi, dilakukan juga pentarikhan umur
dengan metode jejak belah (fission track).
Titik amat geokimia dan geofisika difokuskan di
menifestasi, dengan spasi lintasan 1000 X 250 500 m, diukur arah tegak terhadap struktur
geologi dengan disesuaikan kondisi topografi.
Sampling air panas dilakukan di 10 lokasi, yaitu
di Tinggi Raja, Partulatula, Panggaruan,
Balakbak, Bahoan, Lakparan dan Bahbotala.
Sedangkan 90 sampel tanah dan udara tanah di
kedalaman 1 m dianalisis untuk mengukur
konsentrasi Hg tanah dan CO2 udara tanah,
dengan penentuan anomali untuk indikasi daerah
up-flow.
Penetapan tipe, sistim dan pengaruh lingkungan
diuji di diagram Cl-SO4-HCO2, Cl/100-Li-B/4 dan
Na/1000-K/100-√Mg. Geotermometer air panas
untuk estimasi suhu, mengaplikasikan formula
yang sesuai persyaratan kondisi fisik dan
kimianya.
Penyelidikan gaya berat untuk identifikasi struktur
bawah permukaan dilakukan di 268 titik (187 di
lintasan dan 81 regional). Penentuan densitas
batuan dilakukan dari sampel yang diambil di
lapangan.. Harga rata-rata 2.6 gr/cm3.
Penyelidikan
geolistrik
memakai
metoda
Schlumberger bentangan simetris dua arah.
Pengukuran tahanan jenis semu memakai
bentangan AB/2=250, 500, 750 dan 1000 m dan
dibuat peta anomali. Bentangan representatif
diambil AB/2=1000 m. Sedangkan penampang
tahanan jenis semu dibuat di setiap lintasan.
Pengukuran Head-On dilakukan di 2 lintasan
dengan interval titik ukur 100 m tegak lurus
struktur, dan jarak elektroda C=4000 m.
3. GEOLOGI
Geomorfologi; daerah penyelidikan terbagi
menjadi 4 satuan morfologi, yaitu: satuan
morfologi pebukitan terjal-curam, pebukitan
bergelombang sedang, pebukitan bergelombang
lemah dan morfologi pedataran (Gambar 2).
Stratigrafi; hasil pemetaan menunjukkan ada 7
satuan batuan. Urutan dari tua ke muda adalah:
Satuan Gamping Bahbotala (Tgb), Andesit
Gunung Sipapagus (Qls), Andesit Gunung
Bahtopu (Qlb), Aliran Piroklastik Toba (Qat),
Jatuhan Piroklastik Toba (Qjt), Travertin (Otr)
dan Aluvium (Qa) (Gambar 3). Umur jejak belah
lava Andesit Gunung Bahtopu adalah 1.9 ± 0.2Ma
(Pliosen.)
Struktur geologi; dicerminkan kelurusan
(lineament) tofografi dan kerucut gunungapi,
paset segitiga, gawir sesar, kekar/ joint, off-set
batuan, breksiasi dan mata air panas.
Berdasarkan cermin tersebut, struktur geologi
daerah penyelidikan terdiri dari:
• Kerucut Gunung
Sipapagus.
Bahtopu
dan
Gunung
PROCEEDING PEMAPARAN HASIL-HASIL KEGIATAN LAPANGAN DAN NON LAPANGAN TAHUN
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
• Kelurusan (lineament) gunungapi baratlaut tenggara (N 320-325º E), berupa dike yang
memotong basement dan memunculkan deretan
Gunung Bahtopu dan Gunung Sipapagus.
• Sesar timurlaut - baratdaya (N 40-60º E), berupa
Sesar Sigayung-gayung dan Sesar Putung.
• Sesar Bahtopu arah baratlaut - tenggara yang
memotong Gunung Bahtopu dan Gunung
Sipapagus. Blok barat relatif naik terhadap blok
timur.
• Sesar Bahbotala berarah baratlaut - tenggara
sejajar Sesar Bahtopu, menunjukkan blok timur
relatif naik terhadap blok barat. Sesar ini
memunculkan batuan gamping Tersier.
Sesar Bahtopu dan Sesar Bahbotala merupakan
zona sesar berarah N 320-325º E, menyebabkan
kemunculan beberapa mata air panas bersuhu 36,4
- 66,5 ºC, dan
endapan travertine (sinter
karbonat).
Geohidrologi; wilayah air tanah dibagi 3, berupa:
areal resapan air, limpasan dan areal munculan air
tanah serta aliran permukaan.
• Daerah resapan ± 30 % dari luas daerah. Pada
areal ini air hujan meresap ke bumi melalui
permeabilitas batuan (feed-zone). Selanjutnya
akan terkumpul sebagai kantong air (catchmentarea) dan daerah akumulasi air tanah.
• Daerah limpasan dan munculan air tanah
mencakup ± 60 % dari luas daerah
penyelidikan. Air hujan yang meresap ke bumi,
yang tidak menjadi kantong air akan melaju dan
muncul di elevasi rendah berupa mata air dingin
dan mata air panas.
• Daerah aliran air permukaan (sungai),
mencakup ± 10 % luas daerah penyelidikan.
Berupa air hujan yang mengalir di permukaan
tanah. Aliran sungai secara gravitasi mengalir
dari elevasi tinggi ke rendah, diantaranya
Sungai Bahbotala, Sungai Putung dan Sungai
Karai.
Bahoan ada di tipe bikarbonat mendekati klorida.,
dan air panas Bahbotala ada di tipe bikarbonat
(Gambar 5).
Air panas Partulatula dan Panggaruan bertipe
klorida, menunjukkan bahwa fluida panas berasal
langsung dari reservoar (deep-water). Air panas
Tinggi Raja, Balakbak, Bahoan dan Lakparan,
bertipe klorida-bikarbonat, fluida panas berasal
dari deep-water yang terkontaminasi oleh air
permukaan. Air panas Bahoan menunjukkan
bahwa fluida panas berasal dari dalam dan
dominan telah terkontaminasi air permukaan,
terlihat pada diagram Na/1000-K/100-√Mg di
immature water (Gambar 6).
Diagram segitiga Cl-Li-B menunjukkan bahwa
kemunculan mata air panas berada di lingkungan
batuan sedimen (Gambar 7).
Geotermometer yang sesuai dengan persyaratan
fisika dan kimia menunjukkan bahwa suhu
reservoar ± 180 °C, termasuk dalam entalpi
sedang (medium enthalphy).
Hg tanah dan CO2
udara tanah;
konsentrasi Hg tanah bervariasi antara 2 - 485
ppb, dengan background 120 ppb. Anomali
Hg diasumsikan > 120 ppb. (Gambar 6).
Variasi konsentrasi CO2 udara tanah antara 0,2
- 2,7 %, dengan background 1,2 %. Anomali
CO2 pada konsentrasi > 1,2 % (Gambar 8).
5. DISKUSI
Keberadaan panas bumi di daerah Dolok Marawa
diindikasikan oleh adanya mata air panas Tinggi
Raja, Partulatula, Panggaruan, Balakbak, Bahoan,
Lakparan dan Bahbotala. Hasil analisis geokimia
menunjukkan bahwa fluida di dalam bersifat
normal.
4. GEOKIMIA
Konsentrasi CO2 udara tanah yang bernilai tinggi
di daerah Tinggi Raja, menunjukkan bahwa harga
tersebut merupakan daerah anomali panas bumi,
yaitu berupa cerminan dari gas-gas vulkanik di
reservoar.
Air panas; kandungan kimia air panas yang di
plot di diagram segitiga Cl-SO4-HCO3
menunjukkan bahwa mata air panas Partulatula
dan Panggaruan berada di tipe klorida, sedang air
panas Tinggi Raja, Balakbak, Lakparan, dan
Pada lokasi Kampung Bahoan terdapat sinter
karbonat (travertine) yang intensif terendapkan
sampai sekarang. Melihat kondisi tersebut maka
estimasi geotermometer air panas yang
representatif
diaplikasikan
adalah
silica
PROCEEDING PEMAPARAN HASIL-HASIL KEGIATAN LAPANGAN DAN NON LAPANGAN TAHUN
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
conductive cooling dan geotermometer Na, K,
Ca atau geotermometer gas.
Batuan
tertua
yang
tersingkap
adalah
batugamping (CaCO3) yang berumur Miosen
Tengah - Miosen atas. Batuan dasar (basement)
berumur lebih tua dari Miosen Tengah. Batuan
dasar tersebut bersifat kristalin. Sumber panas
(heat-source) diduga berupa kantong magma di
bawah permukaan Gunung Bahtopu. Batuan
konduktif umurnya lebih tua dari Miosen Tengah.
Rambatan panas terkonduksi melalui batuan,
sedangkan konveksi panas berupa aliran fluida ke
permukaan diakibatkan oleh tekanan (P) yang
tinggi.
Keberadaan batugamping (kemungkinan faktor
scaling) pada daerah ini perlu dipertimbangkan
apabila akan dilakukan eksplorasi maupun
eksploitasi pemboran untuk pemanfaatan fluida
panas.
6. SIMPULAN
Sesar Bahtopu dan Sesar Bahbotala merupakan
zona sesar berarah N 320-325º E. Kedua sesar
tersebut menyebabkan kemunculan beberapa mata
air panas di Daerah Bahoan dan Bahbotala, dan
endapan travertin (sinter karbonat) di Tinggi Raja.
Akumulasi fluida panas di bawah permukaan
Kampung Bahoan terindikasi oleh mata air panas
Tinggi Raja, Partulatula, Balakbak, Bahoan,
Lakparan, dan Bahbotala yang bersuhu 36,4 - 66,5
°C dengan pH netral (6,57 - 7,63)
Fluida di Daerah Panas Bumi Dolok Marawa
bersifat netral, dengan temperatur 180 °C,
termasuk dalam kategori entalpi sedang.
PUSTAKA
Akbar, N, dkk., 1972; Gejala mata air panas di
Dolok Marawa, Kab. Simalungun, Sumut.
Bemmelen, van R.W., 1949; The Geology of
Indonesia. Vol. I A.732 p. Government
Printing Office. The Hague. Netherlands.
Cameron., dkk., 1982; Peta Geologi lembar
Medan, Sumatra. Publikasi P3G Bandung.
Fournier, R.O., 1981. Application of Water
Geochemistry Geothermal Exploration and
Reservoir Engineering, Geothermal System:
Principles and Case Histories. John Willey
& Sons. New York.
Giggenbach,
W.F., 1980, Geothermal gas
equilibria, Geochimica et cosmochimica
Acta, Vol 44, pp 2021-2032
---------------------------., 1988. Geothermal Solute
Equilibria Deviation of Na-K-Mg – Ca GeoIndicators. Geochemica Acta 52. pp. 2749 –
2765.
Giggenbach,W.F, and Goguel, 1988, Methods for
tthe collection and analysis of geothermal
and volcanic water and gas samples, Petone
New Zealand
Giggenbach,
W., Gonviantini,
R.,
and
Panichi,C., 1983, Geothermal
Systems,
Guidebook on Nuclear Techniques in
Hydrology, Technical Reports Series No. 91.
International Atomic Energy Agency, Vienna
Kooten, V, and Gerald, K., 1987, Geothermal
Exploration
Using
Surface
Mercury
Geochemistry, Journal of volcanology and
Geothermal Research , 31, 269-280.
Mahon K., Ellis, A.J., 1977. Chemistry and
Geothermal System. Academic Press Inc.
Orlando.
Wohletz, K., and Heiken, G., 1992, Volcanology
and Geothermal Energy, The Regents of The
University of California., Printed in The
United States of America
PROCEEDING PEMAPARAN HASIL-HASIL KEGIATAN LAPANGAN DAN NON LAPANGAN TAHUN
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
Daerah Penyelidikan
Gambar 4. Diagram segitiga Cl-SO4-HCO3
PROVINSI
NAD
Gambar 1. Peta lokasi penyelidikan
Gambar 5. Diagram segitiga Na-K-Mg
Gambar 6. Diagram segitiga Li-Cl-B
Gambar 2. Peta geomorfologi daerah penyelidikan
Gambar 3. Peta Geologi daerah penyelidikan
Gambar 7. Peta sebaran Hg
PROCEEDING PEMAPARAN HASIL-HASIL KEGIATAN LAPANGAN DAN NON LAPANGAN TAHUN
2006, PUSAT SUMBER DAYA GEOLOGI
Gambar 8. Peta sebaran CO2
Gambar 9. Peta sebaran temperatur
Gambar 10. Peta sebaran pH