MENENTUKAN RESISTIVITAS DAN POLA PENYEBARAN FLUIDA GEOTHERMAL DENGAN MENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK SCHLUMBERGER DAERAH GUNUNG SIBUALBUALI SIPIROK TAPANULI SELATAN.

(1)

MENENTUKAN RESISTIVITAS DAN POLA PENYEBARAN FLUIDA GEOTHERMAL DENGAN MENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK

SCHLUMBERGER DAERAH GUNUNG SIBUALBUALI SIPIROK TAPANULI SELATAN

Oleh:

Dewi Maya Sari NIM 409240005 Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

MEDAN 2013

(2)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena dengan rahmat dan Ridho- Nya,

sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi ini berjudul “Menentukan Resistivitas Dan Pola Penyebaran Fluida Geothermal Dengan

Menggunakan Metode Geolistrik Schlumberger Daerah Gunung Sibual-Buali Sipirok Tapanuli Selatan”, disusun untuk memperoleh gelar sarjana Sain di Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNIMED.

Penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada Bapak Muhammad Kadri, M.Sc sebagai dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan bimbingan dan saran kepada penulis sejak awal penulisan sampai dengan selesainya skripsi ini. Ucapan terimakasih juga disampaikan kepada Bapak Drs. Togi Tampubolon, M.Si, Drs. Rahmatsyah, M.Si dan Bapak Prof. Dr. Mara Bangun Harahap, M.S yang telah memberikan masukan dan saran dalam penyusunan skripsi ini. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Drs. Juniar Hutahaean, M.Si selaku dosen pembimbing akademik, dan kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen beserta staf jurusan Fisika FMIPA UNIMED. Ucapan terima kasih penulis kepada Bapak Arman Dst., SE sebagai pegawai yang banyak membantu saat melakukan penelitian.

Teristimewa penulis sampaikan terimakasih kepada Ayahanda dan Ibunda (Margono dan Sundari), beserta Kakanda dan adinda (Sri Mulyani, S,Pd dan

Sri Ayu Azriati) dan keluarga yang telah memberikan doa, motivasi, kasih sayang dan pengorbanan baik secara moril dan materi kepada penulis dalam menyelesaikan studi di Universitas Negeri Medan.

Tidak lupa penulis ucapkan terimakasih yang spesial buat teman dekat penulis kakanda Angga Pratama Putra yang telah memberikan semangat, dukungan dan inspirasi yang baik, terimakasih pula untuk sahabat-sahabat terbaikku (Deni, Evi, Yuli, Asrul, Suhendra) yang telah menjadi keluarga kedua bagi penulis dan rekan- rekan yang telah mambantu penulis sewaktu penelitian Envilwan, Zulijar, dan Affan. Serta rekan jurusan fisika Non Dik angkatan 2009: Bunga, Fynnisa, Juli, Muli, Eti, Vivi, Tia, Yudhi, Fernita dan lainnya yang tidak

(3)

bisa disebutkan satu persatu. Ucapan terima kasih untuk sahabat lama yang tetap bisa menjadi sahabat baru bagi penulis: Yudi, Dani, dan Arei Kanti.

Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dalam menyelesaikan skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kekurangan pada skripsi ini. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca demi penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini memberi manfaat bagi mahasiswa di lingkungan FMIPA UNIMED khususnya jurusan fisika dalam memperkaya khasanah ilmu Sain.

Medan, Juli 2013 Penulis,

Dewi Maya Sari NIM. 409240005

(4)

(5)

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar pengesahan i

Riwayat Hidup ii

Kata Pengantar iii

Daftar isi iv

Daftar gambar vi

Daftar tabel vii

Daftar Lampiran viii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah 1

1.2. Batasan Masalah 3

1.3. Rumusan Masalah 3

1.4. Tujuan Penelitian 3

1.5. Manfaat Penelitian 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Panas Bumi 5

2.1.1. Pengertian Panas Bumi 5

2.1.2. Gadrian Panas Bumi 6

2.1.3. Terjadinya Sistem Panas Bumi 8

2.1.4. Karakteristik Panas Bumi 10

2.1.4.1. Dapur Magma Sebagai Panas Bumi 10

2.1.4.2. Kondisi Hidrologi 11

2.1.4.3. Manifestasi Panas Bumi Di Permukaan 11

2.1.4.3.1. Tanah Hangat 12

2.1.4.3.2. Permukaan Tanah Beruap 12

2.1.4.3.3. Mata Air Hangat atau Panas 13

2.1.4.3.4. Geyser 14

(6)

vii

2.1.4.4. Umur Kegiatan dan Metode Etimasi Potensi Panas Bumi 14

2.1.4.4.1. Metode Etimasi Simulasi Numerik 15

2.2. Jenis Jenis Energi dan Sistem Panas Bumi 15

2.2.1. Sistim Dominasi Uap 16

2.2.2. Sistim Dominasi Air 16

2.3. Reservoir Panas Bumi 18

2.4. Fluida Panas Bumi 19

2.5. Geolistrik 19

2.5.1. Metode Geolistrik Tahanan Jenis 20

2.5.2. Resistivitas Batuan 21

2.5.3. Resistivitas Semu 24

2.5.4. Dasar Kelistrikan 25

2.5.5. Teori Potensial Listrik 26

2.6. Konsep Dasar Metode Shclumberger 30

2.7. Gambaran Umum Lokasi Penelitian 31

2.8. Kerangka Konsep 32

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan waktu penelitian 34

3.1.1. Tempat Penelitian 34

3.1.2. Waktu Penelitian 34

3.2. Alat dan Bahan Penelitian 34

3.3. Prosedur Penelitian 35

3.4. Diagram Alir Penelitian 36

3.5. Teknik Pengambilan Data 37

3.6. Analisis Data 37

3.7. Rumusan Pengukuran 37

BAB IV. PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengambilan Data 39

(7)

viii

4.3. Pembahasan Hasil Analisis dan Interpretasi Data 42

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 47

5.2. Saran 47

(8)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Steaming Ground (Nenny, 1992) 13

Tabel 2.2. Klasifikasi Sistem Panas Bumi Berdasarkan Temperatur

(Ralph, 1985) 17

Tabel 2.3. Resistivitas Batuan 22

Table 2.4. Variasi Resistivitas Batuan dan Mineral 22

Table 2.5. Variasi Resistivitas Batuan dan Mineral 22

Table 2.6. Variasi Resistivitas Batuan dan Mineral 23

Table 3.1. Alat Pemancar dan Spesifikasinya 32

Table 3.2. Alat Penerima dan Spesifikasinya 33

Table 4.1. Nilai Koordinat Setiap Lintasan 39

Tabel 4.2. Data Hasil Pengamatan 40

Tabel 4.3. Interpretasi Lintasan I 44

(9)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Lapisan Bumi 5

Gambar 2.2. Perpindahan Panas di Bawah Permukaan 8

Gambar 2.3. Elektron Yang Tidak Terikat Kuat 19

Gambar 2.4. Prinsip Kerja Metode Resistivitas 23

Gambar 2.5. Beberapa Konfigurasi Geolistrik Tahanan Jenis 27

Gambar 2.6. Arus Yang Mengalir Dalam Lintasan Tertutup 28

Gambar 2.7. Munculnya Potensial Listrik Akibat Aliran Arus 28 Gambar 2.8. Bentuk umum dari konfigurasi elektroda pada 28

survei resistivitas

Gambar 2.9. Skema Konfigurasi Schlumberger 30

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian 37

Gambar 4.1. Lintasan Penelitian 40

Gambar 4.2. Penampang Kontur Resistivitas pada Lintasan Pertama 43 Gambar 4.3. Penampang Kontur Resistivitas pada Lintasan Kedua 45

(10)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran I. Lokasi Penelitian 50

Lampiran II. Data Hasil Penelitian 51

Lampiran III. Gambar Alat yang Digunakan Saat Melakukan Penelitian 59

(11)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Energi panas bumi adalah energi sumber daya alam berupa air panas atau uap yang terbentuk dalam reservoir di dalam bumi melalui pemanasan air di bawah permukaan oleh batuan beku panas. Air permukaan yang berasal dari sungai, hujan, danau, laut dan lain-lain meresap menjadi air tanah, mengalir dan bersentuhan dengan tubuh magma atau batuan beku panas tersebut, mendidih serta kemudian membentuk air dan uap panas. Karena berat jenis, temperatur dan tekanannya, uap dan air panas ini mengalir kembali ke permukaan melalui bidang-bidang rekahan di lapisan kulit bumi dan membentuk manifestasi panas bumi. Energi panas bumi ini dapat dimanfaatkan secara langsung untuk pengeringan produksi hasil pertanian, pariwisata dan kebutuhan rumah tangga ataupun secara tidak langsung sebagai penggerak turbin pembangkit listrik (Haerudin, 2008).

Potensi panas bumi di Indonesia mencapai lebih dari 27.000 MW atau setara 219 juta barel minyak bumi dan merupakan hampir 40% dari potensi panas bumi di dunia. Potensi ini lebih dari 13 GW yang masih berupa Sumber Daya (resources) dan lebih dari 14 GW telah berstatus Cadangan (reserves) dimana 2.200 MW diantaranya merupakan cadangan Terbukti (proven reserves) (Husein, 2008).

Propinsi Sumatera Utara merupakan salah satu daerah di Indonesia yang menyimpan potensi panas bumi yang cukup banyak karena kepulauan Sumatera terletak pada pertemuan dua lempeng tektonik yakni Lempeng Eurasia dan Lempeng Indo-Australia, menyebabkan di pulau Sumatera sering terjadi gempa bumi dan banyak dijumpai daerah potensi pans bumi. Potensi panas bumi di Sumatera mencapai 9562 MW (Wardhana, 1998). Jika dibandingkan dengan pulau-pulau lain di Indonesia, potensi tersebut adalah yang terbesar. Banyaknya potensi panas bumi di Sumatera belum maksimal penggunannya, selama ini pemanfaatannya hanya sebagai objek wisata alam. Sedangkan untuk pengembangan sumber energi panas bumi belum banyak dilakukan. Salah satu

(12)

daerah panas bumi yang ada di Sumatera adalah di gunung Sibualbuali di Kecamatan Sipirok Kabupaten Tapanuli Selatan (Saptadji, 2008). Untuk menggali potensi panas bumi di daerah tersebut, perlu dilakukan penelitian pendahuluan dengan menggunakan metode survei geofisika, salah satunya adalah metode geolistrik tahanan jenis (Haerudin, 2008).

Peneliti terdahulu yang melakukan penyelidikan tentang panas bumi di gunung Rajabasa Kalianda Lampung Selatan mendapatkan harga resistivitas pada Lapisan batuan pasir antara antara 24 – 62,2 Ωm pada kedalaman lebih dari 20 meter (Haerudin, 2008), di daerah Tambu Kabupaten Donggala Provinsi Sulawesi Tengah dengan tahanan jenis 70 – 150 Ωm, lapisan ini berada pada kedalaman > 600 meter, diikuti oleh lapisan batolit granit yang mendominasi lapisan batuan di daerah ini dengan tahanan jenis 800-900 Ωm, di daerah Rianiate Kecamatan pangururan berkisar antara 23,6 –84,7 Ωm pada kedalaman dari 6,36 – 9,26 m (Bakrun, 2004).

Metode geolistrik tahanan jenis merupakan salah satu metode geofisika yang dapat digunakan sebagai alat bantu untuk mengetahui keadaan bawah permukaan, seperti penyelidikan air tanah, keberadaan suatu reservoir dan batuan-batuan penyusun. Untuk lokasi penelitian ini sendiri, sebelumnya sudah dilakukan penyelidikan dengan menggunakan metode geotermometer empiris, salah satunya yaitu Perhitungan suhu reservoar dengan menggunakan geotermometer empiris pada manifestasi panas bumi gunung sibualbuali kecamatan Sipirok kabupaten Tapanuli Selatan, namun pada penyelidikan ini hanya mendapatkan lokasi keberadaan sesar saja, tetapi tidak diketahui pola dari penyebaran fluida geothermal itu sendiri (Haerudin, 2008).

Penggunaan metode tahanan jenis perlu dilakukan untuk menentukan resistivitas batuan yang ada pada panas bumi. Sehingga penulis memilih judul: Menentukan Resistivitas Dan Pola Penyebaran Fluida Geothermal Dengan Menggunakan Metode Geolistrik Schlumberger Daerah Gunung Sibualbuali Sipirok Tapanuli Selatan.

(13)

1.2Batasan Masalah

Yang menjadi batasan masalah dalam penelitian ini adalah:

1. Penelitian ini dilakukan dua lintasan yang berbeda di daerah gunung Sibualbuali.

2. Restivitas batuan dibawah permukaan daerah gunung Sibualbuali diperoleh dengan menggunakan metode schlumberger.

1.3Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang, maka masalah yang akan dibahas dirumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimana pola penyebaran fluida geothermal berdasarkan nilai resistivitas (tahanan jenis) dari lapisan-lapisan batuan di bawah permukaan daerah gunung Sibualbuali?

2. Bagaimana hasil data yang diperoleh dengan menggunakan metode geolistrik tahanan jenis dan nilai resistivitas batuan-batuan yang ada di bawah permukaaan daerah gunung Sibualbuali?

1.4Tujuan Penelitian

Dari rumusan masalah diatas, maka penelitian ini bertujuan:

1. Untuk mengetahui penyebaran fluida air panas di bawah permukaan pada dua lintasan yang berada di daerah gunung Sibual-buali.

2. Untuk mengetahui nilai resistivitas batuan yang terdapat di bawah permukaan daerah gunung Sibualbuali berdasarkan kode warna hasil dari invers dua dimensi dengan software res2Dinv.

1.5Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah:

1. Sebagai bahan informasi penelitian lebih lanjut tentang sumber panas bumi yang ada di Sumatera Utara.

2. Merupakan salah satu bahan pertimbangan apabila ingin mengembangkan energi panas bumi di Gunung Sibualbuali.

(14)

47 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

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

1. Berdasarkan hasil interpretasi pada penampang lintasan pertama (gambar 4.2) dan kedua (gambar 4.3) terdeteksi sebaran air panas di sekitar sumber tidak kontinu dan potensi air panas masih kecil. Diduga air panas yang muncul ke permukaan dikarenakan adanya rekahan batuan di bawah permukaan.

2. Lapisan batuan yang berpotensi mengandung fluida geothermal adalah lapisan tanah lempung dan batuan pasir yang memiliki harga 6,43 – 11,7

Ωm pada pada lintasan pertama di kedalaman 1,25 – 5,38 meter dan 4,40 –

8,65 pada lintasan kedua dengan kedalaman 1,25 – 6,38 meter.

3. Dari hasil penelitian, nilai resistivitasnya kecil di karenakan daerah penelitian merupakan aliran sungai.

5.2. Saran

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

1. _{Dilihat dari pola penyebaran fluida geothermal, maka perlu dilakukan} penelitian lebih lanjut dengan memperluas daerah pengambilan data sehingga potensinya akan lebih terlihat.

2. _{Pemodelan penampang bawah permukaan untuk air panas (hidrothermal)} atau struktur bawah permukaan dapat dikembangkan dalam pemodelan secara tiga dimensi menggunakan software Res3dinv sehingga diperoleh gambaran aliran air panas yang lebih baik.

3. _{Sebaiknya dilakukan penelitian dengan menggunakan metode geofisika} yang lain dan juga diperlukan serangkaian survei seperti survei geokimia survei geologi dan survei hidrogeologi sehingga informasi yang diperoleh akan lebih akurat.

(15)

48 Daftar Pustaka

Burger, H. R., (1992), Exploration Geophysics of the Shallow Subsurface, Diakses tanggal 25 Agustus 2010, dari hhtp://www.mines.edu/fs.home.tboyd GP311/introgp.shtml.

Delita, (2008), perhitungan suhu reservoir daerah panas bumi sipoholon, tapanuli utara menggunakan persamaan Geotermometer empiris, skripsi FMIPA, Unimed, Medan

Haerudin, N., Rasimeng, S., Yuliana, E.; Fluida Geothermal Di Daerah Potensi Panasbumi Gunung Rajabasa Kalianda Lampung Selatan, Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II 2008

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

Karsa, koko. (2010), Perhitungan suhu reservoar dengan menggunakan geotermometer emppiris pada manifestasi panas bumi gunung sibualbuali kecamatan sipirok kabupaten Tapanuli Selatan., Skripsi, FMIPA, Unimed, Medan.

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

Petrucci Ralph H, (1985), Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Suminar Achmadi,.(Penerjemah), Edisi keempat, jilid 2, Erlangga, Jakarta.

Reynold, M. J., (1997), An Introduction to Applied and Enviromental Geophysics, England : Jhon Willey and Sons Ltd.

Santoso, D.(2002), Pengantar Teknik Geofisika. Bandung: Departemen Teknik Geofisika ITB

Saptadji Miryani Nenny, (1992), TeknikPanasbumi

:http://www.dim.esdm.go.id/makalah/2-8%20ITB-Nenny%20M%20S.pdf. Suyono, S., 1978, Hidrologi untuk Pengairan, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Telford, W.M., dan Sheriff, R.E., (1982), Applied Geophysics, Cambridge: Cambridge University Press.

(16)

49 Parsuhip, Mando, dkk, (2010), Menentukan Akuifer Lapisan Air Tanah Dengan Metode Geolistrik Konfigurasi Schlumberger Di Perumahan Griyo Puspito Dan Bumi Tampan Lestari, FMIPA-UR, Riau.

Wardhana, W. A, Supriyono, Abidin, Z., Kamal, Z., (1998), Prospek Panas Bumi di Indonesia, http://www.bag.lapan.go.id. 27/ 03/ 2008.

(1)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

(2)

(3)

1.2Batasan Masalah

Yang menjadi batasan masalah dalam penelitian ini adalah:

1. Penelitian ini dilakukan dua lintasan yang berbeda di daerah gunung Sibualbuali.

2. Restivitas batuan dibawah permukaan daerah gunung Sibualbuali diperoleh dengan menggunakan metode schlumberger.

1.3Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang, maka masalah yang akan dibahas dirumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimana pola penyebaran fluida geothermal berdasarkan nilai resistivitas (tahanan jenis) dari lapisan-lapisan batuan di bawah permukaan daerah gunung Sibualbuali?

2. Bagaimana hasil data yang diperoleh dengan menggunakan metode geolistrik tahanan jenis dan nilai resistivitas batuan-batuan yang ada di bawah permukaaan daerah gunung Sibualbuali?

1.4Tujuan Penelitian

Dari rumusan masalah diatas, maka penelitian ini bertujuan:

1. Untuk mengetahui penyebaran fluida air panas di bawah permukaan pada dua lintasan yang berada di daerah gunung Sibual-buali.

2. Untuk mengetahui nilai resistivitas batuan yang terdapat di bawah permukaan daerah gunung Sibualbuali berdasarkan kode warna hasil dari invers dua dimensi dengan software res2Dinv.

1.5Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah:

1. Sebagai bahan informasi penelitian lebih lanjut tentang sumber panas bumi yang ada di Sumatera Utara.

2. Merupakan salah satu bahan pertimbangan apabila ingin mengembangkan energi panas bumi di Gunung Sibualbuali.

(4)

47 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

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

2. Lapisan batuan yang berpotensi mengandung fluida geothermal adalah lapisan tanah lempung dan batuan pasir yang memiliki harga 6,43 – 11,7 Ωm pada pada lintasan pertama di kedalaman 1,25 – 5,38 meter dan 4,40 – 8,65 pada lintasan kedua dengan kedalaman 1,25 – 6,38 meter.