BAB IITINJAUAN PUSTAKA

II.1. Geomorfologi Pembagian satuan geomorfologi daerah penelitian dilakukan sebagai interpretasi awal sebelum penelitian lapangan, berupa interpretasi pola kontur dan foto satelit. Penamaan satuan geomorfologi daerah penelitian mengacu pada referensi Lobeck (1939). Satuan geomorfologi daerah penelitian dibagi menjadi dua satuan, yaitu: 1. Satuan Perbukitan Kerucut Debu (cinder cone), 2. Satuan Danau Kawah dan Kaldera Purba.

II.1.1. Satuan Perbukitan Kerucut Debu (cinder cone) Satuan ini berupa perbukitan yang menempati sekitar 85% daerah penelitian dan terletak merata di semua bagian daerah penelitian. Satuan perbukitan kerucut debu terdiri dari G. Sanggar, kaki G. Rakutak, G. Dano, G.Kamasan, G. Ciharus, G. Beling, G. Jawa, G.Pedang, G.Jahe, dan kaki G.Cibatuipis. Satuan ini memiliki pola kontur rapat-sangat rapat, relief kasar, kemiringan lereng miring-terjal (60-550), dan kisaran elevasi kontur 1150-1882 mdpl. Pola aliran sungai subparallel-subdendritik dengan morfologi lembah berbentuk V yang dipengaruhi oleh proses eksogen berupa longsoran dan pelapukan. Proses erosi berlangsung secara vertikal, dan menunjukkan tahapan geomorfik sangat muda. Morfologi perbukitan dibentuk oleh satuan gunung api yang berukuran hampir sama baik sebagai gunung api utama maupun parasit dan terletak berdekatan atau disebut juga multiple cone. Perbukitan Kerucut debu (cinder cone) dibentuk oleh tefra berukuran debu sampai lapili yang menutupi perbukitan sebagai produk gunung api paling muda. Litologi lainnya sebagai penyusun satuan berupa aliran lava andesit sampai basalt.

II.1.2. Satuan Danau Kawah dan Kaldera Purba Satuan ini menempati sekitar 15% daerah penelitian yang terletak di bagian Timur, Tengah, dan bagian Barat daerah penelitian. Satuan ini terdiri dari Danau Ciharus, Danau Pedang, dan Kaldera Purba Pangkalan. Satuan ini memiliki pola kontur sangat renggang, relief sangat halus, kemiringan lereng sangat datar-miring (00-70), dan kisaran elevasi kontur 1475-1500 mdpl, pola aliran sungai subparallel-subdendritik. Satuan Danau Kawah yang terdiri dari Danau Ciharus dan Danau Pedang saat ini terisi air meteorik yang terakumulasi pada morfologi lembah dari pertemuan antar kaki gunung pada Satuan Perbukitan Kerucut Debu, dan juga berperan sebagai hulu sungai. Kaldera Pangkalan pada satuan ini dijadikan sebagai permukiman warga Ds.pangkalan, sedangkan Danau Ciharus sebagai daerah objek wisata setempat. Morfologi berupa depresi merupakan ekspresi topografi dari bentukan dataran rendah yang dikelilingi oleh satuan geomorfologi Perbukitan Kerucut Debu dan diinterpretasikan sebagai morfologi kaldera yang menjadi pusat erupsi G.Kamojang Tua. II.2. Stratigrafi Tata nama satuan stratigrafi gunung api dibuat berdasarkan sumber, jenis batuan/ endapan, dan urutan kejadian. Daerah penelitian yang terdiri dari endapan volkanik dibagi menjadi beberapa satuan stratigrafi tidak resmi (Yuwono, 2004) yang kemudian penamaannya disebandingkan dengan satuan resmi pada Sandi Stratigrafi Indonesia (SSI). Daerah penelitian secara umum dibagi menjadi dua khuluk dan 13 gumuk yang dipisahkan menjadi 10 gumuk dengan satuan litologi volkanik primer dan tiga gumuk dengan satuan litologi sekunder. Khuluk gunung api merupakan satuan dasar pada pembagian volkanostratigrafi yang terdiri dari satu atau lebih sumber erupsi baik berupa sumber erupsi utama maupun erupsi samping (parasiter). Gumuk gunung api merupakan satu sumber erupsi bagian dari khuluk gunung api yang dapat terdiri dari satu atau lebih produk gunung api, dan gumuk gunung api tidak dibedakan menjadi sumber erupsi utama atau sumber erupsi samping

Gambar II.1. Peta Geologi Daerah Kamojang dan Sekitarnya (PT. Pertamina AG Kamojang, 2003)

II.3 Struktur geologi Reservoir Kamojang dikontrol oleh kontak formasi dan struktur geologi. Kontak formasi dan ketidakselarasan secara lateral lebih dominan mengontrol reservoir di bagian tengah (Central Block) walapun tidak dapat dikesampingkan pengaruh setting rim structures yang stepnya memisahkan Blok Tengah dengan Blok sebelah Barat Kamojang. Sementara struktur geologi berupa rangkaian patahan (step of faults) lebih dominan mengontrol di Blok Timur Kamojang. Berdasarkan evaluasi hasil pemboran sumur sumur yang telah dibor di dalam Area Geothermal Kamojang menunjukkan bahwa, reservoir panas bumi kamojang terdiri dari dua Feed Zones utama yaitu pada elevasi 700 800m asl (above sea level) untuk feed zone pertama (FZ II) dan pada elevasi 100-600m asl untuk feed zone ke dua (Yustin, 2002).Struktur geologi yang berkembang mempunyai arah distribusi sesuai kerapatan sesarnya adalah struktur berarah NE-SW dan NW-SE. Struktur berarah NW-SE merupakan struktur-struktur yang berumur lebih tua dibandingkan dengan struktur berarah NE-SW. Pertemuan kedua pola distribusi struktur ini menyebabkan terbentuknya subsurface geology zone sangat lemah, sehingga muncul manifestasi-manifestasi panasbumi berupa fumarole, hot springs, mud pool, silika residu dan lain-lain di sebelah Utara Blok Timur Area Geothermal Kamojang. Di Blok Timur Area Geothermal Kamojang, kontrol struktur geologi sangat nyata, baik kenampakan di permukaan maupun dari hasil pemboran beberapa sumur. Secara regional struktur geologi patahan utama Pateungteung dan Patahan Citepus tampak jelas dengan strike of faults memanjang berarah NE SW berkisar N 010 E sampai dengan N 020 E.

II.4. Geologi LokalKabupaten Bandung Barat memiliki beberapa jenis batuan geologi yaitu gabro, pliosen fasies sedimen, midosen fasies, batu gamping, plistosen fasies sedimen, plistosen fasies gunung api, hasil gunung api kuarter tua, aluvium fasies gunung api, miosen fasies sedimen, andesit, dan aluvium. Batuan sedimen batugamping disusun dari sisa-sisa hasil tumbuhan dan binatang yang menghasilkan

Gambar II.2. Peta Geologi Lokal Gunung Masigit

kalsium karbonat sebagai bagian dari metabolismenya membentuk bagian utama dari batugamping. Diakatakan kawasan karst apabila batugamping telah mengalami proses karstifikasi. Karstifikasi adalah serangkaian proses mulai dari terangkatnya batugamping ke permukaan bumi akibat proses endogen serta terjadi pelarutan di dalam ruang dan waktu geologi hingga akhirnya menghasilkan lahan karst. Karst merupakan topografi unik yang terbentuk akibat adanya aliran air pada batuan karbonat (biasanya berupa kapur atau marmer). Proses geologi ini, terjadi selama ribuan tahun, menghasilkan permukaan yang luar biasa mulai dari pembentukan lubang-lubang vertikal, sungai-sungai dan mata air bawah tanah, hingga gua dan sistem drainasebawah tanah.Pada umumnya batuan karbonat mudah mengalami proses pelarutan karena adanya reaksi kimiadengan air hujan yang bersifat asam. Proses pelarutan yang terus menerus membentuk bentang alam yang terbentuk di permukaan dan memiliki fenomena yang khas seperti gua.

II.5. PanasbumiII.5.1. Definisi Panasbumi

Gambar II.3. Peta batas-batas lempeng dunia

Energi panas bumiadalahenergiyang diekstraksi daripanasyang tersimpan di dalambumi. Energi panas bumi ini berasal dari aktivitas tektonikdi dalambumiyang terjadi sejakplanetini diciptakan.Panasini juga berasal daripanas matahariyang diserap oleh permukaan bumi.Energiini telah dipergunakan untuk memanaskan (ruangan ketikamusim dinginatauair) sejak peradabanRomawi, namun sekarang lebih populer untuk menghasilkanenergi listrik. Sekitar 10 Giga Wattpembangkit listrik tenaga panas bumitelah dipasang di seluruhduniapada tahun 2007, dan menyumbang sekitar 0.3% totalenergi listrik dunia. Energi panas bumi cukup ekonomis danramah lingkungan, namun terbatas hanya pada dekat areaperbatasan lapisan tektonik.

Gambar II.4. Sistem Panas Bumi

Pembangkit listrik tenaga panas bumi hanya dapat dibangun di sekitar lempeng tektonik di mana temperatur tinggi dari sumber panas bumi tersedia di dekat permukaan. Pengembangan dan penyempurnaan dalam teknologi pengeboran dan ekstraksi telah memperluas jangkauan pembangunan pembangkit listrik tenaga panas bumi dari lempeng tektonik terdekat. Efisiensi termal dari pembangkit listrik tenaga panas bumi cenderung rendah karena fluida panas bumi berada pada temperatur yang lebih rendah dibandingkan dengan uap atau air mendidih. Berdasarkan hukum termodinamika, rendahnya temperatur membatasi efisiensi dari mesin kalor dalam mengambil energi selama menghasilkan listrik. Sisa panas terbuang, kecuali jika bisa dimanfaatkan secara lokal dan langsung, misalnya untuk pemanas ruangan. Efisiensi sistem tidak mempengaruhi biaya operasional seperti pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil.

Gambar II.5. Grafik gradien geotermalPanas dari sistem panasbumi selalu meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman di bawah permukaan bumi. Sedangkan gradien geotermal itu sendiri adalah tingkat perbandingan perubahan suhu yang terjadi pada sistem panasbumi yang terus meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman dibawah permukaan bumi. Pada tiap 100 km kedalaman dibawah permukaan bumi, suhu panasbumi rata-rata akan naik 30 oC.

Secara bahasa, kata geothermal terbentuk dari dua kata yaitu geo yang berarti bumi dan thermal yang artinya panas. Jadi istilah geothermal sama saja dengan panas bumi. Geothermal dapat dimaknai sebagai energi panas yang terbentuk secara alami dibawah permukaan bumi. Di daerah gunung api, dimana terdapat potensi panas bumi, seringkali ditemukan struktur sesar (fault) dan kaldera (caldera) sebagai akibat dari letusan gunung maupun aktifitas tektonik lainnya. Keberadaan struktur tersebut tidak sekedar membuka pori-pori atau rongga-rongga antar butiran menjadi lebih terbuka, bahkan lebih dari itu mereka menciptakan zona rekahan (fracture zone) yang cukup lebar dan memanjang secara vertikal atau hampir vertikal dimana air tanah dengan leluasa menerobos turun ke tempat yang lebih dalam lagi sampai akhirnya dia berjumpa dengan batuan panas (hot rock). Air tersebut tidak lagi turun ke bawah, sekarang dia mencari jalan dalam arah horizontal ke lapisan batuan yang masih bisa diisi oleh air. Seiring dengan berjalannya waktu, air tersebut terus terakumulasi dan terpanaskan oleh batuan panas (hot rock). Akibatnya temperatur air meningkat, volume bertambah dan tekanan menjadi naik. Sebagiannya masih tetap berwujud air panas, namun sebagian lainnya telah berubah menjadi uap panas. Tekanan yang terus meningkat, membuat fluida panas tersebut menekan batuan panas yang melingkupinya seraya mencari jalan terobosan untuk melepaskan tekanan tinggi. Kalau fluida tersebut menemukan celah yang bisa mengantarnya menuju permukaan bumi, maka akan dijumpai sejumlah manifestasi sebagaimana yang diterangkan pada halaman sebelumnya. Namun bila celah itu tidak tersedia, maka fluida panas itu akan tetap terperangkap disana selamanya. Lokasi tempat fluida panas tersebut dinamakan reservoir panas bumi (geothermal reservoir). Sementara lapisan batuan dibagian atasnya dinamakan cap rock yang bersifat impermeabel atau teramat sulit ditembus oleh fluida.Air atau uap panas fluida (yang berada di perut gunung api) ternyata tidak diam ditempatnya, justru karena menerima panas dari magma, terjadilah fenomena arus konveksi.

II.5.2. Sistem GeotermalSistem geotermal adalah suatu istilah umum untuk mendefinisikan proses transfer panas secara alami dalam suatu volume tertentu di kerak bumi, dimana panas tertransportasi dari heat source (sumber panas) ke heat sink (biasanya diatas permukaan tanah). Dan umumnya medium pembawa energi panas ini adalah air, sehingga secara skematik sistem geotermal dideskripsikan sebagai air yang berkonveksi pada suatu medium tertutup di dalam kerak bumi bagian atas, yang membawa panas dari heat source ke heat sink.(Hochstein, 1990)Dari definisi diatas maka lebih lanjut sistem geotermal dibagi menjadi tiga unsur utama, yaitu:1. Heat SourcePada sistem very high-temperature (600oC), sumber panasnya berupa intrusi magma yang telah mencapai kedalaman relatif dangkal (5-10 km). Sedangkan pada sistem low-temperature, sumber panasnya adalah gradien suhu normal dari bumi itu sendiri, yang semakin meningkat terhadap kedalaman seperti dijelaskan sebelumnya.2. ReservoarYaitu batuan permeabel panas yang dari situ lah panas diekstrak oleh fluida tersirkulasi. Reservoar umumya dibatasi oleh batuan impermeabel dan terhubung dengan recharge area di permukaan, dimana air meteorik dapat mengganti semua atau sebagian dari fluida reservoar yang lolos ke permukaan dalam bentuk mata air panas maupun yang diekstrak melalui lubang bor.3. FluidaFluida geotermal adalah air, dan umumnya adalah air meteorik dalam fasa gas (uap) maupun cair tergantung dari temperatur dan tekanannya. Air ini biasanya mengandung unsur dan gas kimia seperti CO2, H2S, dan lain-lain.

Gambar II.6. Sistem geothermal (http://reinesin.blogspot.com/2012/03/klasifikasi-sistempanasbumi klasifikasi.html)

II.5.3. Klasifikasi Sistem GeotermalSistem panas bumi dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa parameter. Berdasarkan suhu rata-rata reservoar, sistem panas bumi dibagi menjadi tiga yaitu low temperature reservoar (T225oC) (Hochstein, 1990).II.5.3.1. Sistem Temperatur RendahSistem temperature rendah terbagi menjadi :1. Akuifer cekungan sedimen (Aquifers in sedimentary basin)Pada sistem ini akuifer atau reservoar dapat meliputi daerah yang luas (500 km2 atau lebih). Fluidanya bersifat stagnan (tidak bergerak), biasanya termineralisasi dan saline (marine pore fluids). Perpindahan panasnya secara konduktif, dan suhu akuifer dikontrol oleh terrestrial heat flux, konduktivitas panas batuan dan kedalaman akuifer, dengan kisaran suhu reservoar biasanya 60-75oC. Contoh dari sistem ini misalnya di Panonian Basin (Hungaria), Aquitaine Basin (Prancis), Wyoming Sedimentary Basin (USA) (Hochstein, 1990).2. Akuifer batuan dasar di bawah cekungan sedimen (Basement aquifer beneath sedimentary basins)Merupakan akuifer dengan permeabilitas tinggi yang berada pada basement yang tertutup oleh sekuen batuan sedimen dengan permeabilitas rendah. Yang biasanya terjadi adalah forced convection dimana fluida bergerak dari tengah ke tepi cekungan. Suhu reservoir biasanya berkisar 50-65oC. Sistem ini terdapat di Cina, Italia, Swiss, dan Amerika (Hochstein, 1990).3. Sistem mata air panas (Warm spring system)Sistem ini umum dijumpai di kaki-kaki gunung, yang berasosiasi dengan deep reaching fracture berpermeabilitas tinggi. Panas berasal dari terrestrial heat flow yang dipindahkan secara forced convection. Suhu 60-80oC (Hochstein, 1990).4. Sistem Tekanan (Geopressured system)Sistem ini terdapat pada bagian dalam dari cekungan sedimen. Akibat pengendapan cepat dan pembentukan sesar listrik, pada beberapa bagian cekungan akan terbentuk penudung sehingga menghasilkan tekanan litostatik. Panas terbentuk karena adanya pressure gradients menghasilkan anomalous temperature. Suhu pada sistem ini dapat mencapai 100-120oC (pada kedalaman 2-3 km).II.5.3.2. Sistem Temperatur MenengahPerpindahan panasnya biasanya konvektif dengan reservoar jenuh air, kehilangan panas alamiah (natural heat loss) biasanya cukup besar (3-30 MW). Bila tranfer panas pada reservoar >10 MW dan dijumpai manifestasi boiling spring, maka fluida dapat diproduksi langsung dari mata air tersebut. Sumber panas berupa intrusi dalam atau hot upper crust (kerak bagian atas yang panas). Contohnya Cisolok-Cisukarame, Citaman-Banten, Aluto Lagano (Ethiopia), El Tatio (Cili).II.5.3.3. Sistem Temperatur TinggiSistem ini hanya terdapat dalam tatanan tektonik lempeng active plate margin, yang umumnya berasosiasi dengan vulkanisme dan deformasi kerak bumi. Contoh jenis sistem ini adalah di New Zealand, Filipina,Jepang, Amerika Latin, Afrika dan Indonesia. Sistem ini terbagi menjadi :1. Sistem air panas (Hot water system) Pada medan datarSebagian besar panas yang mengalami perpindahan di dalam sistem dikeluarkan kepermukaan. Reservoar yang produktif berada di bawah zona manifestasi permukaan, dan pengendapan mineral hidrotermal umumnya terjadi pada bagian atas reservoar dan pada bagian sistem di mana fluida panas bertemu dengan air permukaan yang dingin. Contohnya diWairakei (NZ). Pada medan terjalPerbedaan utama dengan hot water system pada medan datar adalah pola aliran fluidanya. Pengeluaran panas alamiah umumnya terjadi melalui mekanisme concealed lateral outflow (semacam seepage pada zona lateral). Pada sistem ini biasanya terdapat uap (minor) hasil evaporasi pada bagian atas reservoar yaitu kondensasi uap dan oksidasi H2S yang menghasilkan kondensat asam, dan batuan yang terdapat di atas reservoar utama umumnya teralterasi oleh aktivitas uap tersebut.

2. Sistem air asin (Hot brine system)Brine pada sistem ini kemungkinan terbentuk dari konveksi air pada hot water system yang melarutkan evaporit, atau juga adanya hypersaline brine yang mengalami advective rise. Pada sistem ini suhu reservoar umumnya tinggi (di Salton Sea, Utah mencapai 300oC), dengan transfer panas secara konduktif dan heat loss relatif kecil (< 30 MW). Karena fluidanya bersifat salin, maka sangat korosif. Contoh sistem ini antara lain Salton Sea, Cesano (Italia), Milos (Yunani).3. Sistem dominasi uap air (Vapor-dominated system)Keterdapatan sistem ini termasuk langka di dunia. Dapat terbentuk apabila natural recharge sangat kecil karena permeabilitas di luar reservoar rendah. Umumnya pada bagian atas reservoar terbentuk lapisan kondensat yang tebal, di mana bagian atas kondensat bersifat asam. Heat loss lebih kecil dibandingkan hot water system pada ukuran yang sama. Contoh dari sistem ini antara lain Kamojang, Darajat (Garut), The Geyser (USA), Lardrello (Italia), Matsukawa (Jepang) dan Ketetahi (NZ)4. Two phase systemPada sistem ini permeabilitas batuan di dalam dan di luar reservoar relatif lebih rendah dari hot water system, dan sering menurunnya permeabilitas vertikal, saturasi dan entalpi fluidanya juga turun. Contoh dari sistem ini adalah Dieng, Lahendong (Sulut), Tongonan (Filipina), Ohaaki (NZ), Krafla (Islandia) dan Olkaria (Kenya).5. Sistem panas bumi gunung api (volcanic geothermal system)Ciri khas dari sistem ini adalah adanya kondensat tebal di atas reservoar dengan kandungan gas vulkanik yang reaktif misalnya HF dan HCl. Sistem ini sering dikategorikan dalam sesumber yang sub-ekonomis. Contoh model sistem ini terdapat di Tangkuban Prahu, Sibayak, Pinatubo (Filipina), Nevado del Ruiz (Kolombia), Tatun (Taiwan).Sistem panasbumi seringkali juga diklasifikasikan berdasarkan entalpi fluida yaitu sistem entalpi rendah, sedang dan tinggi. Kriteria yang digunakan sebagai dasar klasifikasi pada kenyataannya tidak berdasarkan pada harga entalpi, akan tetapi berdasarkan pada temperatur mengingat entalpi adalah fungsi dari temperatur.

Tabel 1.Klasifikasi sistem geotermal berdasarkan suhu reservoar(http://reinesin.blogspot.com/2012/03/klasifikasi-sistempanasbumi-klasifikasi.html)

Gambar II.7.Klasifikasi sistem geotermal berdasarkan suhu reservoar(Hochstein, 1990)

Selain diklasifikasikan berdasarkan suhu reservoar, sistem geotermal juga diklasifikasikan berdasarkan tipe fluida, yaitu sistem dominasi uap, sistem dominasi air, sistem dua fasa dan sistem vulkanik.

II.5.3.4. Dominasi uap (Fraksi uap > Fraksi air)Reservoar memiliki permeabilitas rendah dengan Fluida yang masuk kedalam reservoar langsung berubah menjadi fasa uap. Pengoperasian lapangan lebih mudah, temperatur ~ 240 C. Contoh lapangannya adalah di Kamojang dan Darajat (Indonesia).

II.5.3.5. Dominasi air (Fraksi air > Fraksi uap)Daerah Recharge dan reservoar mempunyai permeabilitas yang relatif sama. Laju penguapan di reservoar dapat diimbangi oleh laju recharge sehingga pori-pori batuan terisi oleh air panas. Permasalahan teknis lebih banyak (scaling, masalah air buangan), temperatur ~ 280 C. Contoh lapangannya adalah di Wairakei (NZ) dan G.Salak (Indonesia).

II.5.3.6. Dua fasa (Fraksi air ~ Fraksi uap)Pembentukan reservoar tipe ini melibatkan proses yang lebih rumit dibanding dominasi uap dan dominasi air. Contoh area panas bumi dengan dua fasa di Indonesia adalah Lahendong (Sulawesi Utara), Dieng (Jawa Tengah).

II.5.3.7. Sistem Vulkanik : berasosiasi dengan gunung api aktifSistem ini kurang baik untuk dikembangkan, karena hazard yang cukup tinggi (fluida sangat korosif, kandungan gas tinggi seperti HCL dan HF).

II.5.4. Manifestasi PanasbumiPada awalnya, molekul-molekul fluida tersebut berusaha mentransfer atau berbagi panas kepada sesamanya hingga mencapai kesetaraan temperatur.

Tabel 2. Klasifikasi manifestasi permukaan berdasarkan transfer panasnya (M.P. HOCHSTEIN & P.R.L. BROWNE (2000))

Seiring dengan meningkatnya temperatur, volumenya bertambah dan efeknya tekanan fluida semakin naik. Akhirnya fluida mendesak dan mendorong batuan sekitarnya atau berusaha menerobos celah-celah antar batuan (fracture) untuk melepaskan tekanannya. Secara umum, tekanan di sekitar permukaan bumi lebih rendah dari pada tekanan dibawah permukaan bumi. Berdasarkan hal ini, air panas maupun uap panas yang terperangkap dibawah permukaan bumi akan berupaya mencari jalan terobosan supaya bisa keluar ke permukaan bumi.

Ketika mereka menemukan jalan untuk sampai ke permukaan, kita bisa melihatnya sebagai asap putih yang sesungguhnya adalah uap panas (fumarole), atau bisa juga mereka keluar dalam wujud cairan membentuk telaga air panas (hot spring), atau bisa juga berupa lumpur panas (mud pots). Semua fenomena ini adalah jenis-jenis manifestasi dari keberadaan sistem panas bumi (geothermal system). Itu merupakan tanda-tanda alam yang menunjukkan bahwa di bawah lokasi manifestasi tersebut pasti ada intrusi magma yang memanaskan batuan sekelilingnya. Berarti daerah tersebut menyimpan potensi panas bumi yang suatu saat bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi.

Berikut ini adalah contoh-contoh penampakan nyata manifestasi panasbumi pada lapangan panasbumi Kamojang :

Fumarol

Gambar II.8. Fumarol

Fumarol (Latin fumus, asap) adalah lubang di dalam kerak bumi (maupun objek astronomi yang lain), yang sering terdapat di sekitar gunung berapi, yang mengeluarkan uap dan gas seperti karbon dioksida, sulfur dioksida, asam hidroklorik, dan hidrogen sulfida. Nama solfatara, yang berasal dari kata solfo dari bahasa Italia, sulfur (melalui dialek Sisilia) diberikan pada fumarol yang mengeluarkan gas sulfur.Fumarol bisa terdapat di sepanjang retakan kecil maupun rekahan yang panjang, dalam medan atau klaster yang kacau balau, dan di permukaan aliran lava serta endapan aliran piroklastik yang tebal. Lapangan fumarol merupakan suatu wilayah mata air panas dan semburan gas dimana magma atau batuan beku yang panas di kedalaman yang dangkal atau air tanah. Dari perspektifnya air tanah, fumarol bisa dideskripsikan sebagai mata air panas yang membuat air mendidih sebelum air mencapai permukaan tanah. (sumber: wikipedia)

Sumber Air panas (Hot Spring)

Gambar II.9. Sumber Air Panas

Mata air panas atau sumber air panas adalah mata air yang dihasilkan akibat keluarnya air tanah dari kerak bumi setelah dipanaskan secara geotermal. Air yang keluar suhunya di atas 37C (suhu tubuh manusia), namun sebagian mata air panas mengeluarkan air bersuhu hingga di atas titik didih.[1] Di seluruh dunia terdapat mata air panas yang tidak terhitung jumlahnya, termasuk di dasar laut dan samudra. Air panas lebih dapat mengencerkan padatan mineral, sehingga air dari mata air panas mengandung kadar mineral tinggi, seperti kalsium, litium, atau radium. Mandi berendam di dalam air panas bermineral dipercaya dapat menyembuhkan berbagai macam penyakit. Berdasarkan alasan tersebut, orang membangun pemandian air panas dan spa untuk tujuan rekreasi dan pengobatan.Air yang keluar dari mata air panas dipanaskan oleh geotermal (panas bumi). Semakin dalam letak batu-batuan di dalam perut bumi, semakin meningkat pula temperatur batu-batuan tersebut. Peningkatan temperatur batuan berbanding dengan kedalaman disebut gradien geotermal. Air merembes ke dalam kerak bumi, dan dipanaskan oleh permukaan batu yang panas. Air yang sudah dipanaskan keluar di mata air panas yang lokasinya jauh dari gunung berapi. Di kawasan gunung berapi, air dipanaskan oleh magma hingga menjadi sangat panas. Air menjadi terlalu panas hingga membentuk tekanan uap, dan menyembur ke permukaan bumi sebagai geyser. Bila air hanya mencapai permukaan bumi dalam bentuk uap, maka disebut fumarol. Bila air tercampur dengan lumpur dan tanah liat, maka disebut kubangan lumpur panas.

Kolam Lumpur (Mud Pool)

Gambar II.10. Kolam Lumpur (Kawah Manuk)

Mud pool merupakan sumber air panas atau fumarol terdiri dari kolam yang biasanya ada gelembung lumpur. Lumpur ini umumnya berwarna putih keabu-abuan, tapi kadang-kadang berwarna bintik-bintik kemerahan atau pink dari senyawa besi. Mudpool dalam geotermal area memiliki temperatur tinggi. Dimana air dengan suplai pendek naik ke permukaan di tempat di mana tanah kaya akan debu vulkanik, clay (lempung) dan partikel halus lainnya, yang kemudian merubah clay dan partikel-partikel tersebut menjadi lumpur. Ketebalan dari lumpur biasanya berubah sepanjang musim.Lumpur ini kental, sering bergelembung, dan seperti bubur. Sebagai lumpur yang mendidih, sering menyembur hingga melebihi pinggiran dari mudpool, vulkanik kecil dapat terbentuk dengan tinggi 35 feet. Walaupun mudpool sering disebut mud volcanoes, sebenarnya mud volcanoes sangat berbeda di alam. Area geotermal Taman Nasional Yellowstone terdiri dari beberapa contoh baik mudpot dan paint pot, kita dapat jumpai juga di beberapa area di Iceland dan New Zealand.

II.5.5. Alterasi HidrotermalAlterasi berkaitan erat dengan sistem magmatik dinamis (temperatur tinggi) antara lain seperti :1. Proses kimia dan fisika yang mempengaruhi komposisi air meteorik ketika menuju reservoar.2. Air geotermal yang menuju permukaan melalui up flow zone3. Proses kimia yang paling utama adalah disolusi dan presipitasi mineral.4. Proses fisika yang paling dominan adalah boiling, conductive cooling dan mixing.

Urutan reaksi yang terjadi ketika alterasi adalah :1. Disolusi isokimia dari material batuan saat kontak dengan fluida panas yang menuju permukaan.2. Rekristalisasi batuan primerJenis-jenis alterasi yang umum dijumpai pada lapangan geotermal adalah :1. Propylitic AlterationBiasanya terjadi bersamaan ketika air meteorik menuju ke reservoar dalam sistem hidrotermal. Dicirikan dengan penambahan unsur H2O dan CO2, unsur S di beberapa area, dan tanpa metasomatisme unsur H. Air meteorik ketika memasuki sistem hidrotermal pada recharge zone akan terpanaskan dan menuju ke bawah sekaligus mengalami metasomatisme Na-Mg-Ca.Mineral potassium seperti K-feldspar mikrolin (KAlSi3O8) lebih dahulu hancur ketika mengalami kontak dengan larutan yang menuju ke bawah. Sehingga hanya terbentuk larutan yang mengandung Albit (NaAlSi3O8), Klorit ((MgFeAl)6(AlSi)4O10(OH)8) dan epidot (Ca2FeAl2Si3O12(OH)).2. Argillic AlterationAlterasi argilik dicirikan dengan pembentukan mineral lempung karena metasomatisme unsur H yang sangat intensif (acid leaching). Terjadi dalam sistem hidrotermaldi dua lokasi, yaitu di reservoar yang terletak pada zona netralisasi primer dan di batas zona up flow yabg terletak diantara zona netralisasi sekunder.3. Potassic AlterationDisebut juga metasomatisme unsur K, yaitu reaksi pertukaran feldspar, khususnya unsur K oleh Na atau Na oleh K. Kedua tipe pertukaran tersebut berkombinasi atau terjadi bersamaan dan disebut metasomatisme alkali, mengakibatkan perubahan strukrtur feldspar sebelumnya.

4. Phyllic AlterationMerupakan alterasi yang terjadi pada daerah metasomatisme unsur K dan H secara bersamaan, dan disebut alterasi phyllic atau serisitic. Alterasi jenis ini lebih banyak dijumpai dibandingkan beberapa jenis alterasi hidrotermal yang telah disebutkan, muncul juga pada sistem epitermal masa lampau yang mengakibatkan endapan sulfida dan gold-quartz yang sangat banyak. Secara keseluruhan zona alterasi phyllic mengandung kuarsa, serisit dan pirit yang ditemukan bersama K-feldspar, kaolin, kalsit, biotit, rutil (TiO2), apatit (Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)), dan anhidrit. Alterasi phyllic akanmenjadi tipe potassic jika jumlah K-feldspar semakin bertambah, dan menjadi tipe argillic jika jumlah mineral lempung betambah.5. SilicificationSelama proses hidrotermal berlangsung kemungkinan terdapat silika dalam fluida yang bersirkulasi, kemudian terpresipitasi atau tertinggal dalam bentuk endapan silika seperti ditunjukkan oleh feldspar atau batuan mafik yang mengalami metasomatisme unsur H.6. SilicationBatuan skarn adalah contoh hasil silication, yaitu penambahan unsur silika yang menyebabkan terbentuknya mineral kalsium-silika. Skarn terbentuk karena adanya kontak antara batuan plutonik dengan batuan karbonat. Skarn sangatlah penting karena ia merupakan host dari berbagai macam bijih. Silication juga didefinisikan sebagai penggantian mineral batuan karbonat dengan mineral silikat, contohnya reaksi kalsit atau dolomit menjadi wollastonit (CaSiO3) atau diopsit ((CaMg)Si2O6).Selain metasomatisme, faktor penting yang mengontrol ubahan mineral pada sistem hidrotermal adalah suhu dan pH. Peneliti lapangan geothermal di Filipina, Jepang, U.S.A, New Zealand serta penelitian di laboratorium menghasilkan diagram stabilitas mineral hidrotermal sebagai berikut.

Gambar II.11.Diagram stabilitas mineral hidrotermal

II.5.6. Model Konseptual GeotermalBerikut ini adalah beberapa model geologi dari suatu sistem geotermal yang tersebar di seluruh dunia.II.5.6.1. Sistem Vulkanik Hidrotermal

Gambar II.12. Model konseptual sistem vulkanik hidrotermal(M.P.Hochstein dan P.R.L.Browne, 2000)Model diatas dibuat berdasarkan sistem lapangan panas bumi Suretimeat (Vanuatu). Garis putus-putus pada gambar 2.8 menunjukkan batas isothermal dengan T1 150oC dan T2 350oC. Beberapa fitur-fitur yang ada pada sistem vulkanik hidrotermal juga ditunjukkan pada gambar, termasuk manifestasi permukaan dengan karakteristik kimia yang berbeda (bersifat asam atau netral) tergantung seberapa jauh posisinya dari heat source yang dalam model ini berupa magma chamber. Selain itu pada gambar diatas juga terdapat self sealing zone, hal ini berhubungan dengan alterasi hidrotermal pada batuan yang menyebabkan perubahan sifat fisik dan kimia dari batuan tersebut hingga mirip sifatnya dengan mineral lempung yang impermeabel, sehingga berfungsi sebagai penyekat (seal).II.5.6.2. Sistem Gunung Api Muda (Andesitic Stratovolcano)

Gambar II.13. Sistem geotermal pada stratovolcano muda(F.Goff & C.J.Janik, 2000)Pada model diatas reservoar yang dapat dieksploitasi biasanya terdapat pada horizon 200oC, dengan kedalaman 1,5 km. Kedalaman intrusi bervariasi mulai 2 10 km di subsurface. Dimensi lateral dari reservoar dan outflow dapat melebihi 20 km. Model konseptual ini sesuai dengan kondisi daerah penelitian di lapangan AAA, karena berada pada busur vulkanik dengan gunung api berumur quarter.Geotermal sistem seperti yang telah dibahas sebelumnya terdiri dari heat source, fluida, reservoar, dan cap rock. Pada lapangan AAA ini heat source merupakan tubuh magma yang mengintrusi basement dan lapisan batuan diatasnya. Kedalaman heat source biasanya mencapai kedalaman lebih dari 5 km dan suhu > 600oC. Heat source ini kemudian akan memanaskan basement rock sebagai medium perambatan panas secara konduktif. Basement pada lapangan AAA adalah batuan sedimen berumur tersier yang termetamorf karena panas dan tekan yang tinggi. Reservoarnya kemungkinan adalah batuan vulkanik dengan permeabilitas sekunder karena adanya efek intrusi magma dan tektonik aktif, yang menyebabkan terbentuknya zona-zona rekahan, dan air meteorik masuk ke dalamnya dari permukaan melewati patahan yang dalam. Karena batuan yang memiliki porositas primer seperti batupasir dan gamping hanya terdapat di basement yang notabene sudah mengalami metamorfisme.Untuk cap rock tentunya merupakan batuan impermeable. Pada lapangan AAA ini kemungkinan cap rock nya adalah batu lempung yang terbentuk karena alterasi tufa batuapung oleh fluida hidrotermal yang tertransport karena adanya zona-zona rekahan. Alterasi ini jika terjadi terus menerus akan menyebabkan terbentuknya mineral lempung, serta penambahan unsur-unsur sulfida yang berasal dari air magmatik. Peristiwa ini biasa dikenal dengan istilah self sealing, dan umumnya dijumpai pada lapangan panas bumi bertipe vulkanik-hidrotermal (M.P. Hochstein & P.R.L. Browne, 2000).

II.5.6.3. Sistem Temperatur Tinggi-Dominasi Air

Gambar II.14.Model konseptual sistem temperatur tinggi-dominasi air (M.P.Hochstein dan P.R.L.Browne, 2000)Model diatas adalah sistem geotermal yang berada di bawah kompleks gunung api yang ter-erosi sebagian. Ditunjukkan adanya zonasi lateral (downstream) dari manifestasi permukaan. Panas dalam jumlah yang besar dikeluarkan melalui outflow tersembunyi karena tersekat sebagian oleh endapan mineral. Heat source pada model ini berupa cooling pluton. Contoh dari model ini adalah sistem Palinpinon di Filipina.

II.5.6.4. Sistem Steaming Ground Temperatur Tinggi-Dua Fasa (Uap dan Cair)

Gambar II.15. Model konseptual temperatur tinggi dua fasa.(M.P.Hochstein dan P.R.L.Browne, 2000)Reservoar berada di bawah pusat gunung api yang lebar pada lingkungan yang agak gersang. Hanya sedikit manifestasi permukaan yang dapat dilihat pada setting ini. Model ini mirip dengan sistem Olkaria (Kenya) dan beberapa daerah lain di East African Rift Valley.

II.5.6.5. Sistem Dominasi Uap

Gambar II.16.Model konseptual sistem geotermal dominasi uap(M.P.Hochstein dan P.R.L.Browne, 2000)Pada model ini reservoar memiliki lapisan kondensat pada bagian atasnya. Panas yang ada di reservoar ditransfer keluar permukaan dalam bentuk steam dan kondensat panas (air bikarbonat). Sumber panasnya berupa cooling pluton. Model memiliki kemiripan dengan sistem Kamojang (Jawa Barat, Indonesia).

II.5.6.6. Sistem Dominasi Air pada Daerah Dataran

Gambar II.17.Model Konseptual sistem geotermal dominasi air di daerah dataran (M.P.Hochstein dan P.R.L.Browne, 2000)

Pada model diatas heat source berupa lapisan ekstensif dari batuan kerak panas yang mengandung beberapa bagian melting dan host intrusions. Model konseptual ini mirip dengan sistem Wairakei (new Zealand).

II.5.6.7. Sistem Heat-Sweep (Forced Convection)

Gambar II.18. Model konseptual sistem heat-sweep (forced convection)(M.P.Hochstein dan P.R.L.Browne, 2000)Model ini berdasarkan sistem danau yang ada di Tanzania Utara, Kenya, dan Ethiopia.

II.5.6.8. Sistem Heat-Sweep (Free Convection)

GambarII.19. Model konseptual sistem heat-sweep (free convection)(M.P.Hochstein dan P.R.L.Browne, 2000)Pada model ini, fluida panas dikeluarkan melalui zona patahan yang dalam. Heat source nya memberikan heat flow lebih tinggi dari heat flow terrestrial normal. Setting seperti ini dapat terjadi pada daerah yang jauh dari batas lempeng aktif dan vulkanisme. Model diatas memeiliki kemiripan dengan sistem Fuzhou di Cina Selatan.

II.5.6.9. Sistem Geotermal Daerah Ekstensional

Gambar II.20. Model konseptual sistem geothermal daerah ekstensional(F.Goff dan C.J.Janik, 2000)Pada sistem ini terjadi displacement sangat aktif dan intensif sehingga terdapat banyak patahan. Jika sistemnya adalah low temperature maka manifestasi fumarol tidak akan ditemukan.

Berdasarkan asosiasi terhadap tatanan geologinya, sistem panas bumi di Indonesia dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis, yaitu : vulkanik, vulkano tektonik dan Non-vulkanik. Sistem panas bumi vulkanik adalah sistem panas bumi yang berasosiasi dengan gunungapi api kuarter yang umumnya terletak pada busur vulkanik kuarter yang memanjang dari Sumatra, Jawa, Bali dan Nusa Tenggara, sebagian Maluku dan Sulawesi Utara. Pembentukan sistem panas bumi ini biasanya tersusun oleh batuan vulkanik menengah (andesit-basaltis) hingga asam dan umumnya memiliki karakteristik reservoir sekitar 1,5 km dengan temperature reservoir tinggi (~250 - 370C).Pada daerah vulkanik aktif biasanya memiliki umur batuan yang relatif muda dengan kondisi temperatur yang sangat tinggi dan kandungan gas magmatik besar. Ruang antar batuan (permeabilitas) relatif kecil karena faktor aktivitas tektonik yang belum terlalu dominan dalam membentuk celah-celah atau rekahan yang intensif sebagai batuan reservoir. Daerah vulkanik yang tidak aktif biasanya berumur relatif lebih tua dan telah mengalami aktivitas tektonik yang cukup kuat untuk membentuk permeabilitas batuan melalui rekahan dan celah yang intensif. Pada kondisi tersebut biasanya terbentuk temperatur menengah tinggi dengan konsentrasi gas magmatik yang lebih sedikit. Sistem vulkanik dapat dikelompokkan lagi menjadi beberapa tipe, misal : sistem tubuh gunung api strato jika hanya terdiri dari satu gunung api utama, sistem komplek gunung api jika terdiri dari beberapa gunung api, sistem kaldera jika sudah terbentuk kaldera dan sebagainya. Gambar II.21 merupkan contoh tipe sistem komplek gunung api di lingkungan pulau-pulau kecil seperti Pulau Weh. Sedangkan gambar II.22 merupakan contoh tipe sistem komplek gunung api di lingkungan pulau-pulau besar seperti di Pulau Jawa. Hal ini untuk menunjukkan bahwa tipe yang sama akan memberikan potensi yang jauh berbeda jika lingkungannya berbeda. Gambar II.23 adalah salah satu contoh tipe sistem kaldera.Sistem panas bumi vulkano tektonik, sistem yang berasosisasi antara struktur graben dan kerucut vulkanik, umumnya ditemukan di daerah Sumatera pada jalur sistem sesar sumatera (Sesar Semangko). Contoh disini ditunjukkan pada gambar II.24. Sistem panas bumi Non vulkanik adalah sistem panas bumi yang tidak berkaitan langsung dengan vulkanisme dan umumnya berada di luar jalur vulkanik Kuarter (Gambar II.25). Lingkungan non-vulkanik di Indonesia bagian barat pada umumnya tersebar di bagian timur sundaland (paparan sunda) karena pada daerah tersebut didominasi oleh batuan yang merupakan penyusun kerak benua Asia seperti batuan metamorf dan sedimen. Di Indonesia bagian timur lingkungan non-vulkanik berada di daerah lengan dan kaki Sulawesi serta daerah kepulauan Maluku hingga Irian didominasi oleh batuan granitik, metamorf dan sedimen laut.

Gambar II.21. Model tentatif sistem panas bumi Jaboi, Aceh. Merupakan contoh tipe sistem panas bumi komplek vulkanik di pulau kecil (Badan Geologi, 2006)

Gambar II.22. Model hidrotermal lapangan Awibengkok, komplek gunung Salak. Merupakan contoh tipe sistem panas bumi komplek vulkanik di pulau besar (CGI, 2002)

Gambar II.23. Model sistem panas bumi dan fasilitas produksi Darajat, kabupaten Garut. Merupakan contoh tipe sistem panas bumi kaldera (CGI, 1998)

Gambar II.24. Model sistem panas bumi Bonjol, Sumatra Barat. Merupakan contoh tipe sistem panas bumi volcano-tektonik: graben-kerucut vulkanik (BGI, 2007)

Gambar II.25. Model tentatif panas bumi Wapsalit, Buru. Merupakan contoh tipe sistem panas bumi non-vulkanik (Badan Geologi, 2007)

Pengelompokan sistem ini juga akan memberikan gambaran atau estimasi awal besarnya potensi energinya. Sistem komplek gunung api dan sistem kaldera, karena telah mengalami proses geologi yang panjang dan lama, memungkinkan potensi energinya akan jauh lebih besar dibandingkan dengan sistem tubuh gunung api tunggal. Perkiraan awal mengenai besar potensi panas bumi suatu daerah berdasarkan lingkungan geologinya dapat menjadi panduan dalam menentukan prioritas penyelidikan pendahuluan panas bumi oleh Pemerintah, dalam hal ini Badan Geologi. Tabel 4 memberikan gambaran tentang berbagai sistem panas bumi tersebut dan perkiraan awal potensi energinya.

Tabel 3. Hubungan antara tipe tistem panasbumi di Indonesia dan estimasi awal potensi energinya (Badan Geologi, 2009)

II.4. Potensi Geotermal di IndonesiaDari hasil survey geologi, Indonesia merupakan negara dengan potensi paling besar di dunia yakni mencapai 27.000 Mega Watt (MW) atau setara dengan 40 % cadangan dunia. Dari potensi sebesar itu, baru 1194 MW yang termanfaatkan. Indonesia memiliki potensi sebesar itu sebab Indonesia termasuk dalam jalur gunung berapi aktif dunia atau biasa dikenal dengan Ring of Fire. Potensinya tersebar di seluruh kepulauan nusantara, terutama daerah yang dilalui oleh jalur tersebut, yaitu Sulawesi Utara, Nusa Tenggara, Jawa dan Sumatera (Kompasiana.com, posting: 7 Juli 2012 jam 12:00).Sekitar 80% lokasi panas bumi di Indonesia berasosasi dengan sistem vulkanik aktif seperti Sumatra (81 lokasi), Jawa (71 lokasi), Bali dan Nusa Tenggara (27 lokasi), Maluku (15 lokasi), dan terutama Sulawesi Utara (7 lokasi). Sedangkan yang berada di lingkungan non vulkanik aktif yaitu di Sulawesi (43 lokasi), Bangka Belitung (3 lokasi), Kalimantan (3 lokasi), dan Papua (2 lokasi).

Gambar II.26. Peta distribusi lokasi dan wilayah kerja pertambangan panas bumi di Indonesia (Direktorat Inventarisasi SDM, 2004)Dari 252 lokasi panas bumi yang ada, hanya 31% yang telah disurvei secara rinci dan didapatkan potensi cadangan. Di sebagian besar lokasi terutama yang berada di daerah terpencil masih dalam status survei pendahuluan sehingga didapatkan potensi sumber daya. Total potensi panas bumi dari 252 lokasi sebesar 27.357 MWe terdiri dari sumber daya sebesar 14.007 MWe dan cadangan sebesar 13.350 MWe (Tabel 3). Data potensi ini merupakan data dari Direktorat Inventarisasi Sumber Daya Mineral (DIM) tahun 2004.Apabila ditinjau dari total potensi yang ada, pemanfaatan energi panas bumi di Indonesia masih sangat kecil yaitu sekitar 3%. Pemanfaatan ini juga masih terbatas untuk Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) dengan menghasilkan energi listrik sebesar 807 MWe yang sebagian besar masih terkonsentrasi di Pulau Jawa (97%). Tujuh lapangan panas bumi yang telah dimanfaatkan sebagai PLTP terletak di Jawa Barat (Gunung Salak 330 MWe, Wayang Windu 110 MWe, Kamojang 140 Mwe, dan Darajat 145 MWe), Jawa Tengah (Dieng 60 MWe), Sumatra Utara (Sibayak 2 MWe) dan Sulawesi Utara (Lahendong 20 MWe).

Tabel 4. Potensi panas bumi Indonesia tahun 2004 (Direktorat Inventarisasi SDM, 2004)Energi panas bumi di Indonesia sangat beragam , sehingga selain pemanfaatan tidak langsung (PLTP), dapat dimanfaatkan secara langsung (direct uses) seperti untuk industri pertanian (antara lain untuk pengeringan hasil pertanian, sterilisasi media tanaman, dan budi daya tanaman tertentu). Dibandingkan dengan negara lain (China, Korea, New Zealand) pemanfaatan langsung di Indonesia masih sangat terbatas terutama hanya untuk pariwisata yang umumnya dikelola oleh daerah setempat. Untuk mengembangkan pemanfaatan energi panas bumi secara langsung di Indonesia masih diperlukan riset dan kajian lebih lanjut.