manifestasi permukaan

MANIFESTASI PANASBUMIDI PERMUKAANNiniek Rina Herdianita(KK Geologi Terapan, FITB-ITB)

BAGIAN ATAS SISTEM PANASBUMIBagian atas : < 2 kmKenampakan di permukaan dapat memberikan gambaran tentang kondisi bawah permukaanBoiling dan mixing/dilution digunakan untuk menafsirkan kondisi reservoirTerjadi 2 fasa fluida akibat boiling : air dan uapKondensasi dengan air tanahAlterasi batuan yang khasBoiling : liquid dan vapour dominated system

Fluida Panasbumi

Air Klorida (Cl)Menunjukkan air reservoirMengandung 0,1 hingga 1,0 wt.% ClMengandung kation utama : Na, K, Ca dan MgKaya SiO2 dan sering terdapat HCO3-Perbandingan Cl/SO4 umumnya tinggiBerasosiasi dengan gas CO2 dan H2SpH sekitar netral, dapat sedikit asam dan basa tergantung CO2 terlarutSangat jernih, warna biru pada mataair naturalTerbentuk endapan permukaan sinter silika (SiO2)

Air Asam Sulfat (SO4)Terbentuk di bagian paling dangkalAkibat kondensasi uap air ke dalam air permukaan (steam heated water)SO4 tinggi (mencapai 1000 ppm) akibat oksidasi H2S di zona oksidasi dan menghasilkan H2SO4 : H2S + O2 = H2SO4Mengandung beberapa ppm ClBersifat asamDitunjukkan dengan kenampakan kolam lumpur dan pelarutan batuan sekitarTidak dapat digunakan sebagai geotermometerDi lingkungan gunung api : air asam SO4-Cl terbentuk akibat kondensasi unsur volatil magmatik menjadi fasa cair

Air Bikarbonat (HCO3)Terbentuk pada daerah pinggir dan dangkalAkibat adsorbsi gas CO2 dan kondensasi uap air ke dalam air tanah (steam heated water)Anion utama HCO3 dan kation utama adalah NaRendah Cl dan SO4 bervariasiDi bawah muka air tanah bersifat asam lemah, tetapi dapat bersifat basa oleh hilangnya CO2 terlarut di permukaanKehadiran batugamping di bawah permukaan dapat membentuk endapan sinter travertin (CaCO3) di permukaan

Manifestasi di PermukaanAktif, gejala & perubahan dapat diamati (eg. mata air panas, kolam lumpur, tanah beruap)Fosil, berupa alterasi batuan

Kemunculan Manifestasi Dipengaruhi oleh:Total panas yang ada di reservoarParameter-parameter reservoar (eg. permeabilitas, pola aliran, dll)Parameter-parameter fluida panasbumi (eg. densitas, viskositas, temperatur, tipe, dll)Proses-proses pada fluida panasbumi yang terjadi di bawah permukaan (eg. pencampuran dengan air dingin, boiling, kondensasi)

Klasifikasi Manifestasi Aktif (Keluaran Fluida)Keluaran langsung = direct discharge (eg. mata air panas, fumarol, dll)Keluaran terdifusi = diffuse discharge (eg. tanah beruap, tanah hangat, dll)Keluaran intermiten = intermitten discharge (eg. geyser)Keluaran katastropik = catastrophic discharge (eg. erupsi hidrotermal)Keluaran tersembunyi = concealed discharge (eg. seepage/rembesan sungai)

Kolam panas (hoot pools)Panas umumnya hilang melalui evaporasi pada permukaan air.Dibedakan menjadi: calm (t < 100oC), boiling, dan embullient pools (flashing of steam atau gas)Berasal dari air netral (Cl) atau asam (steam heated)Sampel diambil pada outflow kolam

Travertin Stone, Pamukale, Turkey

Waiotapu, New Zealand

Artists Palette, Waiotapu, New Zealand

Yellowstone National Park, USA

Champagne Pool, Waiotapu, New Zealand

Pink Terraces, Waiotapu, New Zealand (destroyed)

Umukuri Sinter, New Zealand

Koreos hot spring, Anyer

Batukuwung, Serang, Banten

Mata air hangat & panas (warm & hot springs)Mata air hangat: t < 50oC, pH umumnya asam lemah Mata air panas: t > 50oC, pH umumnya netral, dapat membentuk teras sinterSpouting spring terbentuk bila kondisi artesian terjadi

Cisolok, Cisukarame

Sembalun, Lombok

Cileunyeup, G. Tangkuang, Banten

Orakei Orako, New Zealand

GeyserUap dan air keluar dengan selang waktu tertentuModel: lubang di bawah permukaan terisi oleh air dan saat t > titik didih air, uap dan air akan didorong keluar.

Whakarewarewa, New Zealand

Crows Nest, Wairakei Park, New Zealand

Kolam lumpur (mud pools)Akibat dari kondensasi uap air dan gas di dekat permukaant < 100oCPanas yang hilang sangat kecil

Kawah Ratu, Tangkubanparahu, Jawa Barat

Papandayan, Jawa Barat

Kawah Manuk, KamojangKawah Manuk, Kamojang, Jawa Barat

Tanah hangat (warm ground)Gradien temperatur = 25 30oC/mPanas dikeluarkan secara konduksiUmumnya berada di sekitar keluaran panas yang lebih besarTidak ada anomali pada vegetasiTidak terdeteksi oleh pengukuran infra-redSurvei dilakukan dengan hand auger hingga kedalaman 1-2 m untuk mengetahui gradien temperaturTidak diperhitungkan dalam pengukuran hilang panas alamiah

Waimangu, New Zealand

Tanah beruap (steaming ground)Uap berasal dari evaporasi air panas di dekat permukaan atau keluar dari bawah permukaanTerdapat anomali vegetasiDapat dideteksi dengan pengukuran infra-redDibagi menurut heatflux: intensif (500-5000 J/m2s), kuat (50-500 J/m2s) dan lemah (< 50 J/m2s)Steaming ground can be dangerous and great care should be taken when entering the area

Fumarol (fumaroles)Terdiri dari sebagian besar uap air atau campuran 2 fasa uap dan air panasMengandung trace H2S, SO2 dan sublimasi SDapat mengandung asam borik (disebut soffioni)Kebasahan & temperatur: fumarol basah bertemperatur < 100oC dan terbentuk di sistem dominasi air, fumarol kering mempunyai temperatur 110 hingga 150oC pada sistem dominasi uap

Kawah Domas, Tangkubanparahu, Jawa Barat

Kawah Cibuni, Rancabali-Bandung

Rembesan (seepage)Umumnya keluar di dasar sungaiMengalami pelarutan oleh air tanah atau air permukaan

Maribaya, Lembang-Bandung

Sekarwangi, Buahdua-Sumedang

Erupsi hidrotermal (hydrothermal eruption)Tidak ada magma yang terlibatUmumnya berbentuk lingkaran berdiameter 1 hingga beberapa ratus mKeluaran panas dapat terbentuk di sekitarnyaBerguna untuk mitigasi hazard

What does the surface manifestation tell us ?

Hilang panas alamiah mata air panasQ = m (hfT hfTo) m c (T To)

m= mass flowrate (kg/s) = V.ff = fluid density (kg/m3)V = volume flowrate (m3/s)hfT, hfTo = fluid enthalpy (kJ/kg)T = temperature of discharge fluidsTo = mean annual temperature (from climatological station nearby using a mean lapse rate of -0.7oC/100mc = specific heat capacity (kJ/kg K)c for water has average value = 4.2 kJ/kg K[NRH 4 PusdiklatGL2008]

V = 0.71 L/detT = 45.0oCTo = 15.0oCBerapa hilang panas alamiah mata air panas ini?


m= mass flowrate (kg/s) = V.ff = fluid density (kg/m3)V = volume flowrate (m3/s)hfT, hfTo = fluid enthalpy (kJ/kg)T = temperature of discharge fluidsTo = mean annual temperature (from climatological station nearby using a mean lapse rate of -0.7oC/100mc = specific heat capacity (kJ/kg K) c for water has average value = 4.2 kJ/kg KQ = 0.71 x 10-3 (m3/s) x 990 (kg/m3) x [188.3 62.9] (kJ/kg)= 88.1 kJ/s 88 kWQ = 0.71 x 10-3 (m3/s) x 990 (kg/m3) x 4.2 kJ/kg K x [45.0 15.0] (K)= 88.6 kJ/s 88 kW

z = 0.145 m (V-notch height)T = 61.5oCTo @ 700 m = 21.5oCBerapa hilang panas alamiah kolam air panas ini?Elevasi = 1550 m

Untuk flowrate antara 1 < V < 35 l/s

V 1.4 z2.5 (m3/s)z = height (m) of water level in V-notchV 1.4 x 0.1452.5 (m3/s) 0.11 x 10-2 m/s

To = 21.5 (oC) - 0.7 x [(1550 700)/100] 15.5oC

[NRH 4 PusdiklatGL2008]


m= mass flowrate (kg/s) = V.ff = fluid density (kg/m3)V = volume flowrate (m3/s)hfT, hfTo = fluid enthalpy (kJ/kg)T = temperature of discharge fluidsTo = mean annual temperature (from climatological station nearby using a mean lapse rate of -0.7oC/100mc = specific heat capacity (kJ/kg K) c for water has average value = 4.2 kJ/kg KQ = 0.11 x 10-2 (m3/s) x 990 (kg/m3) x 4.2 kJ/kg K x [61.5 15.5] (K)= 2144 kJ/s 2.1 MW

[NRH 4 PusdiklatGL2008]

R = radius = 0.035 mT boiling point To = 20oCBerapa hilang panas alamiah wet steam vent ini?Audible noise

Asumsi :Quitevv < 20 m/sNoisyvv > 20 m/s

vv =velocity distribution of a natural steam vent =0.6 to 0.7 vmin 0.65 vminVv= R2 vv = 3.14 x 0.0352 x 0.65 x 20 m3/s = 5.0 x 10-2 m3/s

mv = 5.0 x 10-2 x 0.590 = 2.95 x 10-2 kg/s

Q = m (hvT hvTo) = 2.95 x 10-2 (kg/s) x [2676 84] (kJ/kg)= 76.5 kJ/s 76 kWHilang panas alamiah wet steam vent[NRH 4 PusdiklatGL2008]

Hilang panas alamiah kolam air panas/hangat

T (oC)Q (kJ/m2 s=Watt/m2)200.35401.3603.7809.298.5~22

Hilang panas alamiah totalKesalahan (error) = 15%

Sistem temperatur rendah = 3 hingga 10 MW

Sistem temperatur tinggi = 30 hingga 300 MWTanah beruap menunjukkan sistem yang sangat tinggi, meskipun demikian hilang panas alamiahnya sulit dihitung.[NRH 4 PusdiklatGL2008]

Spouting spring @ Cisolok, Cisukarame

Mata air panas & alterasi permukaan di Cisolok, Pelabuhan Ratu

Alterasi permukaan di Cisolok, Cisukarame

manifestasi permukaan

Documents