SURVEI GEOFISIKA TERPADU AUDIO MAGNETOTELIK DAN GAYA BERAT

DAERAH PANAS BUMI KALOY KABUPATEN ACEH TAMIANG, PROVINSI ACEH

Oleh:

Asep Sugianto, Yadi Supriyadi, dan Sri Widodo Kelompok Penyelidikan Panas Bumi

SARI

Daerah panas bumi Kaloy secara adminitrasi berada di Kecamatan Tamiang Hulu, Kabupaten Aceh Tamiang, Provinsi Nangroe Aceh Darussalam (NAD). Manifestasi panas bumi di daerah ini muncul berupa mata air panas dengan temperatur sekitar 40-54 oC. Survei geofisika terpadu (gaya berat dan audio magnetotellurik/AMT) telah dilakukan di daerah Kaloy dengan tujuan untuk mengetahui informasi bawah permukaan dari sistem panas bumi di daerah tersebut. Berdasarkan data gaya berat (anomali residual) dan data AMT (peta tahanan jenis kedalaman 1000 meter) zona menarik berada di sekitar air panas. Pada zona tersebut terlihat sebaran anomali residual rendah yang diinterpretasikan sebagai zona rekahan dan nilai tahanan jenis tinggi yang diinterpretasikan sebagai batuan intrusi. Hasil pemodelan gaya berat memperlihatkan adanya bodi-bodi intrusi? yang menerobos batuan metamorf dan meta batu gamping di atasnya. Keberadaan batuan intrusi tersebut mengindikasikan adanya sumber panas yang mendukung terbentuknya sistem panas bumi di daerah ini. Hasil pemodelan AMT 2D pada lintasan 3 juga memperlihatkan adanya nilai tahanan jenis sangat tinggi pada kedalaman sekitar 1000 m yang diduga berasosiasi dengan batuan intrusi. Daerah prospek panas bumi diperkirakan berada di sekitar mata air panas Kaloy dengan luas sekitar 7 km2.

Kata kunci : Kaloy, Aceh Tamiang, Audio Magnetotelurik, dan Gaya Berat PENDAHULUAN

Daerah panas bumi Kaloy merupakan salah satu daerah panas bumi yang berada di Provinsi Nangroe Aceh Darussalam (NAD. Secara administrasi daerah tersebut berada di Kecamatan Tamiang Hulu, Kabupaten Aceh Tamiang, Provinsi NAD (Gambar 1). Manifestasi panas bumi ditunjukkan dengan munculnya mata air panas yang memiliki temperatur sekitar 40-54 oC. Penelitian mengenai geologi ataupun kepanasbumian telah dilakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya, diantaranya N.R. Cameron, dkk yang telah melakukan pemetaan geologi regional lembar Langsa, Sumatera (1981) dan lembar Takengon, Sumatera (1983) dan Herry

Sundhoro, dkk (2013) Penyelidikan Pendahuluan Panas Bumi Kabupaten Aceh Timur dan Kabupaten Aceh Tamiang, Provinsi NAD.

Survei geofisika terpadu dengan menggunakan metode Audio Magnetotellurik (AMT) dan Gaya Berat dilakukan untuk mengetahui struktur sifat fisika batuan (tahanan jenis dan densitas) di bawah permukaan. Kontras sifat fisika batuan tersebut dapat memberikan gambaran mengenai struktur geologi bawah permukaan.

Metode AMT merupakan salah satu metode geofisika yang memanfaatkan medan elektromagnetik alam pada rentang frekuensi 0,1 – 10.000 Hz. Metode ini dapat memberikan

gambaran mengenai sebaran nilai tahanan jenis. Meode gaya berat adalah salah satu metode geofisika yang memanfaatkan medan potensial. Metode tersebut memberikan gambaran mengenai adanya perbedaan gaya gravitasi di suatu daerah akibat adanya perbedaan densitas batuan di bawah permukaan. GEOLOGI

Secara umum litologi batuan daerah Kaloy dari yang berumur tua hingga ke muda tersusun atas batuan metamorf, batugamping – metabatugamping, silisifikasi, batupasir karbonat – gampingan, batupasir nonkarbonat – mika – karbonan, serpih, batupasir, dan koluvoim – alluvium (Gambar 2).

Batuan metamorf (kuarsit dan batu sabak) bagian dari Formasi Bohorok berada di sebelah baratdaya. Di bagian tengah tersingkap batugamping – metabatugamping yang menerus hingga ke selatan. Di sisi barat batugamping tersebut terdapat silisifikasi. Batupasir mika, batupasir karbonatan, serpih dan batupasir tersingkap secara luas dan hampir mendominasi daerah survei. Batuan kolovium-alluvial terdapat di sebelah utara daerah survei (Nur Hadi, dkk, 2014).

Struktur geologi yang berkembang di daerah ini berarah utara-selatan dan baratlaut-tenggara. Pola struktur yang berarah utara-selatan ditunjukkan dalam bentuk peregangan yang menghasilkan produk depresi seperti Sesar Bukit Putih di bagian selatan. Pola struktur yang berarah baratlaut-tenggara ditunjukkan oleh depresi Sesar Slamet dan paret yang terisi oleh batugamping, sedangkan bagian hanging wallnya terisi oleh batuan metamorfik. METODE

Survei geofisika terpadu dilakukan dengan menggunakan metode AMT dan gaya berat. Kedua metode tersebut memberikan gambaran sifat fisika batuan yang berbeda, sehingga

kombinasi dari kedua metode ini diharapkan dapat menggambarkan struktur geologi bawah permukaan dan keberadaan suatu sistem panas bumi.

Metode AMT merupakan salah satu metode geofisika yang memanfaatkan medan elektromagnetik alam (medan listrik dan medan magnet) pada rentang frekuensi 0,1 – 10.000 Hz. Medan listrik dan medan magnet diukur secara bersamaan pada rentang waktu tertentu sehingga memperoleh jumlah data yang cukup. Hubungan dari medan listrik dan medan magnet dapat menghasilkan nilai tahanan jenis semu (Rhoa) dan Phase, seperti pada persamaan berikut.

2

5

1

H

Ex

fa

|

|

Dimana,

a : tahanan jenis semu (Ohm-m)

: phase (derajat) f : frekuensi (Hz) E : besarnya medan listrik (mV/km) H : besarnya medan magnet (nT)

Metode gaya berat adalah salah satu metode geofisika yang memanfaatkan medan potensial. Metode tersebut memberikan gambaran mengenai adanya perbedaan gaya gravitasi di suatu daerah akibat adanya perbedaan densitas batuan di bawah permukaan. Pengukuran gaya berat dilakukan dengan metode poligon tertutup, dimana pengukuran diawali dan diakhiri di base station.

Pengukuran AMT dilakukan pada 62 titik ukur yang membentuk 6 buah lintasan berarah baratdaya-timurlaut dengan jarak antar titik ukur 1000 m, sedangkan pengukuran gaya berat dilakukan pada 210 titik ukur yang tersebar secara acak dengan jarak antar titik sekitar 1000 m (Gambar 3).

HASIL a. Audio Magnetotellurik

Peta tahanan jenis (AMT) merupakan sebaran nilai tahanan jenis secara lateral yang disayat dari hasil pemodelan 2D. Pemodelan 2D tersebut dilakukan dengan menggunakan algoritma Non Linear Conjugate Gradient dari Rodi dan Mackie (2001). Pemodelan dilakukan dengan menggunakan data TE Mode dan TM Mode dan menggunakan parameter-parameter sebagai berikut, (a) smoothing operator 3 dan (b) data error dan error floor untuk rho 5 dan untuk phase 50.

Sebaran nilai tahanan jenis (AMT) pada kedalaman 250 m dan 500 m memiliki pola yang seragam, dimana tahanan jenis rendah (<20 Ohm.m) tersebar di sebelah barat dan timur mata air panas, sedangkan nilai tahanan jenis tinggi berada di sebelah utara dan selatan mata air panas. Nilai tahanan jenis rendah berasosiasi dengan batuan sedimen, sedangkan nilai tahanan jenis tinggi berasosiasi dengan batu gamping. Pada kedalaman 750 m dan 1000 m, nilai tahanan jenis tinggi masih berada di sebelah utara, selatan dan sekitar mata air panas. Namun, pada kedalaman 1000 m, nilai tahanan jenis tinggi di sekitar mata air panas cenderung membentuk pola kontur tertutup. Tahanan jenis tinggi tersebut diduga berasosiasi dengan batuan intrusi yang menerobos batu gamping, dan diperkirakan sebagai indikasi adanya sumber panas (Gambar 4).

Hasil pemodelan tahanan jenis 2D (AMT) pada lintasan 3 memperlihatkan adanya sebaran nilai tahanan jenis rendah (<20 Ohm.m) di dekat permukaan hingga kedalaman sekitar 500 m. Di bagian bawahnya terdapat nilai tahanan jenis tinggi yang diduga berasosiasi dengan batuan intrusi. Pada model tahanan jenis 2D juga terlihat adanya kontras nilai tahanan jenis tinggi dan tahanan jenis rendah

yang diduga berasosiasi dengan struktur sesar (Gambar 5).

b. Gaya Berat

Hasil pengukuran gaya berat disajikan dalam bentuk peta anomali Bouguer, anomali regional, anomali sisa, dan penampang model gaya berat 2D. Peta anomali Bouguer memperlihatkan sebaran anomali tinggi di bagian tengah dan selatan dengan pola membuka ke arah selatan melingkupi daerah kemunculan mata air panas. Anomali rendah terdapat di sebelah timurlaut dengan pola membuka ke arah timurlaut (Gambar 6). Bentuk anomali seperti ini mengindikasikan adanya batuan dengan densitas tinggi di bagian tengah hingga ke selatan dan adanya batuan dengan densitas rendah di sebelah timurlaut. Anomali regional juga memiliki pola yang hampir sama dengan pola anomali Bouguer, dimana anomali tinggi berada di bagian tengah dengan pola membuka ke arah selatan, sedangkan anomali rendah berada di sebelah timurlaut. Berdasarkan kedua anomali tersebut, maka secara regional di daerah ini terdapat batuan dengan densitas cukup tinggi yang mendominasi daerah survei, khususnya di bagian tengah dan selatan.

Peta anomali residual memperlihatkan pola yang sangat berbeda dengan pola anomali Bouguer dan regionalnya. Pada peta anomali residual terlihat adanya anomali tinggi di sebelah utara dan selatan mata air panas, juga sedikit di bagian timurlaut. Di antara anomali tinggi tersebut terdapat anomali rendah yang membentuk kelurusan berarah baratlaut-tenggara. Anomali tinggi di sebelah utara dan selatan mata air panas diduga berasosiasi dengan batu gamping dan/atau batuan intrusi, sedangkan anomali rendah diantara kedua anomali tinggi ini diperkirakan respon dari zona rekahan yang terisi batuan sedimen. Anomali rendah yang berada di sebelah barat dan timur

daerah survei berasosiasi dengan batuan sedimen (Formasi Bampo). Dari peta anomali residual tersebut, terlihat adanya kelurusan-kelurusan yang dicirikan oleh kontras anomali tinggi dan anomali rendah. Kelurusan-kelurusan tersebut umumnya berarah baratlaut-tenggara dan baratdaya-timurlaut dan berasosiasi dengan struktur sesar yang berkembang di daerah ini.

Hasil pemodelan gaya berat memperlihatkan adanya batuan intrusi yang menerobos batu gamping di atasnya. Keberadaan batuan intrusi tersebut mengindikasikan adanya sumber panas yang mendukung terbentuknya sistem panas bumi di daerah ini (Gambar 7). DISKUSI

Secara umum, sifat fisika batuan (salah satunya sifat tahanan jenis batuan) pada suatu sistem panas bumi terdapat perubahan yang sangat signifikan, dimana di sekitar daerah prospek terbentuk zona tahanan jenis rendah yang umumnya berasosiasi dengan batuan ubahan/cap rocks. Namun batuan penudung di daerah Kaloy diduga tidak memberikan respon nilai tahanan jenis yang sangat rendah karena batuan cap rocks diperkirakan berupa batuan serpih dan alterasi silisifikasi yang cenderung memiliki nilai tahanan jenis cukup tinggi. Nilai tahanan jenis rendah diinterpretasikan sebagai respon dari batuan sedimen yang merupakan bagian dari Formasi Bampo dan Formasi Baong. Berdasarkan hasil pemodelan dan peta tahanan jenis AMT pada kedalaman 1000 m terlihat adanya nilai tahanan jenis sangat tinggi. Zona tersebut diduga berasosiasi dengan batuan intrusi yang menjadi indikasi adanya sumber panas di daerah ini.

Selain sifat tahanan jenis batuan, pada suatu sistem panas bumi juga sering ditemukan adanya perubahan densitas batuan. Perubahan densitas batuan ini dapat disebabkan oleh adanya

interaksi antara fluida dengan batuan atau berkaitan dengan zona rekahan yang umumnya ditunjukkan dengan anomali Bouguer/Residual rendah. Di daerah Kaloy, zona rekahan diperkirakan berada di zona struktur yang berarah baratlaut-tenggara yang ditunjukkan dengan sebaran anomali Residual rendah (Gambar 6).

Berdasarkan data geofisika terpadu (gaya berat dan AMT), daerah prospek panas bumi diperkirakan berada pada zona anomali Residual rendah yang berkaitan dengan zona rekahan dan nilai tahanan jenis tinggi pada kedalaman 1000 meter yang berkaitan dengan zona intrusi. Daerah prospek tersebut berada di sekitar mata air panas dengan luas sekitar 7 km2

(Gambar 8). KESIMPULAN

Hasil survei gaya berat memperlihatkan adanya zona anomali residual rendah di sekitar mata air panas dengan pola melebar ke arah tenggara. Anomali rendah tersebut diduga berasosiasi dengan zona rekahan yang menyebabkan batuan bersifat permiabel. Hasil pemodelan AMT memperlihatkan adanya nilai tahanan jenis rendah di sebelah barat dan timur mata air panas. Tahanan jenis rendah tersebut diinterpretasikan sebagai respon dari batuan sedimen Formasi Bampo dan Formasi Baong. Pada kedalaman 1000 m terlihat adanya nilai tahanan jenis tinggi dengan pola kontur tertutup di sekitar mata air panas yang diduga berasosiasi dengan batuan intrusi.

Hasil kompilasi data gaya berat dan AMT serta data geologi, sistem panas bumi daerah Kaloy diperkirakan berkaitan dengan keberadaan batuan intrusi yang menerobos batuan metamorf dan meta batu gamping. Batuan intrusi tersebut dicirikan dengan keberadaan nilai tahanan jenis tinggi di sekitar manifestasi. Daerah prospek panas bumi diperkirakan berasosiasi dengan zona anomali residual rendah dan nilai tahanan jenis

tinggi yang berada di sekitar mata air panas Kaloy dengan luas sekitar 7 km2. DAFTAR PUSTAKA Cameron N.R, dkk, 1981, Peta

Geologi Regional Lembar Langsa dan Bagian barat Lembar Takengon, Sumatera, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Bandung

Geosystem SRL, 2007, A Guide to Using WinGlink

Rodi W. dan Mackie L., 2001, Nonlinear Conjugate Gradients Algoritm for 2-D magnetotelluric Inversion, Geophysics, Vol 66 No.1 p.174-187

Simpson, F., dan Bahr, K., 2005, Practical Magnetotellurics, Cambrigde University Press.

Sundhoro, H., Mulyadi, E., dan Purwoto, E., 2013, Penyelidikan Pendahuluan Panas Bumi Kabupaten Aceh Timur dan Kabupaten Aceh Tamian, Provinsi Aceh, Prosiding Hasil Kegiatan Lapangan Pusat Sumber Daya Geologi Tahun Anggaran 2013.

Telford, W.M., Geldart, L.P., Sheriff, R.E., and Keys, D.A., 1990, Applied Geophyisics, Cambridge University Press, London

Zhdanov, M.S., 2009, Geophysical Electromagnetic Theory and Methods. Elsevier

Zonge Engineering and Research Organization, 2009, GDP-32II Multifunction Receiver Operation Manual

Gambar 1. Lokasi survei

.

Gambar 2. Peta geologi daerah panas bumi Kaloy (Nur Hadi, dkk, 2014)

Gambar 3. Peta sebaran titik ukur ( titik ukur gaya berat dan titik ukur AMT)

Gambar 4. Peta tahanan jenis per kedalaman

Gambar 5. Model tahanan jenis 2D (AMT) lintasan 3

Gambar 6. Peta anomali gaya berat

Gambar 7. Model 2D gaya berat

Gambar 8. Peta kompilasi data geofisika