Komponen Kimia yang terdapat dari Sumber Panas Bumi untuk Geothermal Panas bumi merupakan sumber energi panas yang terbentuk secara alami di bawah permukaan bumi. Sumber energi tersebut berasal dari pemanasan batuan dan air bersama unsur-unsur unsur-unsur lain yang berasal dari aktivitas magmatisme di dalam kerak bumi. Untuk pemanfaatannya, perlu dilakukan kegiatan eksplorasi dan eksploitasi guna mentransfer energi panas tersebut ke permukaan dalam wujud uap panas, panas, air panas, atau campuran uap dan air serta unsur-unsur lain yang dikandung panasbumi. Pada prinsipnya dalam kegiatan panasbumi yang dieksploitasi adalah air panas dan uap air. Sumber daya panas bumi ramah lingkungan karena unsur-unsur yang berasosiasi dengan energi panas tidak membawa dampak lingkungan atau berada dalam batas ketentuan yang berlaku. Panas bumi merupakan sumber energi panas dengan ciri terbarukan karena proses pembentukannya terus-menerus sepanjang masa selama kondisi lingkungan dapat terjaga keseimbangannya. Indonesia memiliki potensi sumber daya panasbumi yang besar dibandingkan dengan potensi panas bumi dunia. Terdapat tiga (3) elemen penting yang berpengaruh dalam sistem panas bumi, terutama sistem panas bumi hidrothermal yang terdapat di sebagian besar Indonesia, Indonesia, yaitu : 1. Sumber Panas Sumber panas pada lapangan panas bumi adalah magma yang berasal dari kedalaman 50100 km, bergerak ke atas, mengintrusi lapisan-lapisan batuan dengan membawa temperatur yang tinggi (900-1200˚C) (900- 1200˚C) menuju kedalaman dangkal yang berkisar antara 2210 km. Bentuk dari intrusi ini biasanya intrusi kecil yang berulang seperti retas (dyke). 2. Reservoir dan Caprock Reservoir adalah suatu batuan yang mempunyai porositas dan permeabilitas yang baik serta mengandung fluida panas akibat adanya panas bumi. Reservoir umumnya dilapisi oleh batuan penutup (caprock) yang impermeabel dan berhubungan dengan permukaan area resapan. 3. Fluida Fluida pada umumnya berupa air meteorik (berasal dari permukaan bumi), dan adanya air magmatik bersama volatil yang sangat mempengaruhi komposisi kimia. Pada reservoir tersebut air meteorik dapat mengganti fluida yang keluar dari reservoir secara alamiah (hot
springs) atau fluida yang keluar melalui lubang bor. Air meteorik akan berada dalam fasa uap atau fasa cair, tergantung kepada besarnya tekanan dan temperatur. Air ini terkadang membawa unsur kimia dan gas seperti CO2, H2S dan lain- lain. Secara umum sebaran sumber panas bumi terletak sepanjang jalur gunung api, seperti halnya di Indonesia sendiri. Maka dengan sendirinya pembentukan sumber panasbumi ini dikontrol oleh proses-proses geologi yang telah atau sedang berlangsung di sepanjang jalur gunung api tersebut. Proses-proses geologi itu sendiri merupakan suatu kegiatan magma di sepanjang jalur gunung api yang mengakibatkan terbentuknya terobosan-terobosan batuan beku dan muntahan hasil letusan gunung api berupa batuan piroklastik dan lava yang menyebar menutupi lereng-lereng, lembah-lembah atau cekungan-cekungan yang ada pada jalur tersebut. Intrusi ini berfungsi sebagai pemanas akuifer yang telah ada, sedangkan hasil letusan gunung api berupa perselingan antara endapan vulkanik dan aliran lava memungkinkan untuk terbentuknya batuan cadangan uap (reservoir rocks) dan batuan tudung / penutup (cap rocks). Akibat dari adanya proses kegunung apian ini, maka terbentuklah suatu sistem panas bumi yang memanaskan air tanah yang terkandung dalam batuan cadangan pada kondisi tertutup, yaitu kondisi dimana batuan cadangan terapit diantara dua batuan penutup yang menyebabkan uap air dalam batuan cadangan terdapat pada kondisi tekanan hidrostatis yang sangat tinggi. Berbeda dengan sistim minyak-gas, adanya suatu sumber daya panas bumi di bawah permukaan sering kali ditunjukkan oleh adanya manifestasi panas bumi di permukaan (geothermal surface manifestation), seperti mata air panas, kubangan lumpur panas (mud pools), geyser dan manifestasi panas bumi lainnya, dimana beberapa diantaranya, yaitu mata air panas, kolam air panas sering dimanfaatkan oleh masyarakat setempat untuk mandi, berendam, mencuci, masak dll. Manifestasi panas bumi dipermukaan diperkirakan terjadi karena adanya perambatan panas dari bawah permukaan atau karena adanya rekahan-rekahan yang memungkinkan fluida panas bumi (uap dan air panas) mengalir ke permukaan.
Bentuk manifestasi panasbumi dipermukaan mencirikan suatu temperatur bawah permukaan dan mencirikan suatu sistem panas bumi ataupun keberadaan zona reservoir panas bumi, contoh manifestasi tersebut adalah sebagai berikut : a. Tanah Hangat ( Warm Ground )
Adanya sumber daya panas bumi di bawah permukaan dapat ditunjukkan antara lain dari adanya tanah yang mempunyai temperatur lebih tinggi dari temperatur tanah disekitarnya. Hal ini terjadi karena adanya perpindahan panas secara konduksi dari batuan bawah permukaan ke batuan permukaan. Berdasarkan B erdasarkan pada besarnya gradien temperatur, Armstead (1983) mengklasifikasikan area di bumi sebagai berikut: - Area tidak panas (Non Thermal Area) Suatu area diklasifikasikan sebagai area tidak panas apabila gradient temperatur di area tersebut sekitar 10 - 40 ˚C/ km. - Area panas panas (Thermal Area) Area panas dibedakan menjadi dua yaitu semithermal area, yaitu area yang mempunyai gradien temperatur sekitar 70 - 80˚ C/ km, dan hyperthermal area, yaitu area yang mempunyai gradien temperatur sangat tinggi. Contohnya di Lanzarote (Canary Island) yang besarnya gradien temperatur sangat tinggi hingga hingga besarnya tidak lagi dinyatakan dalam ˚C/ km tetapi dalam ˚C/ cm. Tanah hangat umumnya terjadi di atas tempat terdapatnya sumber daya pana sbumi atau di daerah sekitarnya dimana terdapat manifestasi panasbumi lainnya yang memancarkan panas lebih kuat, misalnya di sekitar daerah dimana ada uap panas keluar dari tanah atau steaming ground, atau disekitar kolam air panas. b. Permukaan Tanah Beruap ( Steaming Ground ) Di beberapa daerah terdapat tempat-tempat dimana uap panas (steam) nampak keluar dari permukaan tanah. Diperkirakan uap panas tersebut berasal dari suatu lapisan tipis dekat permukaan yang mengandung air panas yang mempunyai temperatur sama atau lebih besar dari titik didihnya (boiling point). Besarnya temperatur di permukaan sangat tergantung dari laju aliran uap (steam flux). c. Mata air panas atau hangat ( Hot or Warm Spring ) Mata air panas/ hangat ini terbentuk t erbentuk karena adanya aliran air panas/ hangat dari bawah permukaan melalui rekah-rekahan batuan. Istilah Istilah ”hangat” digunakan bila temperatur air lebih kecil dari 50˚C. Sifat air permukaan seringkali digunakan untuk memperkirakan jenis reservoir di bawah permukaan. • Mata air Mata air panas yang bersifat asam biasanya merupakan manifestasi permukaan dari sistem panasbumi yang didominasi uap. • Mata air Mata air panas yang bersifat netral biasanya merupakan manifestasi permukaan dari suatu sistem panasbumi yang di dominasi air, umumnya jenuh dengan silika. Apabila laju aliran air panas tidak terlalu besar umumnya di sekitar mataair panas tersebut terbenntuk teras-teras silica yang berwarna keperakan (silica sinter terraces
atau sinter platforms). Bila air panas banyak mengandung karbonat maka akan terbentuk teras-teras travertine (travertine terrace). Namun di beberapa daerah, yaitu di kaki gunung, terdapat mataair panas yang bersifat netral yang merupakan manifestasi permukaan dari suatu sistim panasbumi dominasi uap. d. Kolam air panas ( Hot Pools ) Adanya kolam air panas di alam juga merupakan salah satu petunjuk adanya sumber daya panasbumi di bawah permukaan. Kolam air panas ini terbentuk karena adanya aliran air panas dari bawah permukaan melalui rekahan-rekahan batuan. Pada permukaan air terjadi penguapan yang disebabkan karena adanya adan ya perpindahan panas dari permukaan air ke atmosfir. Panas yang hilang ke atmosfir sebanding dengan luas area kolam, temperatur pada permukaan dan kecepatan angin. Kolam air panas dibagi menjadi tiga, yaitu : • Kolam air panas yang tenang (calm pools) • Kolam air panas yang mendidih (boiling pools) (boiling pools) • Kolam air panas yang bergolak (ebullient pools) Temperatur pada calm pools umumnya dibawah temperatur titik didih (boiling point). Disini laju aliran air umumnya kecil sekali. Pada boiling pools temperatur adalah temperatur titik didihnya dan seringkali disertai dengan semburan air panas, oleh karena itu boiling pools seringkali diklasifikasikan sebagai hot springs atau mata air panas. Pada ebullient pools adanya letupan-letupan kuat muncul secara tidak beraturan disebabkan karena terlepasnya uap panas pada suatu kedalaman di bawah permukaan air. Letupan-letupan kecil dapat juga disebabkan karena adanya non-condensible gas seperti CO2. Air panas dapat berasal dari suatu reservoir air panas yang terdapat jauh di bawah permukaan atau mungkin juga berasal dari airtanah yang menjadi panas karena pemanasan oleh uap panas. • Bila air tersebut berasal dari reservoir panasbumi maka air tersebut hampir selalu bersifat netral. Disamping air itu umumnya jernih dan berarna kebiruan. • Bila air tersebut berasal berasal dari airtanah yang menjadi panas karena pemanasan oleh uap panas maka air yang terdapat di dalam kolam air panas umumnya bersifat asam. Sifat asam ini disebabkan karena terjadinya oksidasi H2 di dalam uap panas. Kolam air panas bersifat asam (acid pools) umumnya berlumpur dan kehijau-hijauan.
Kolam air panas yang bersifat asam mungkin saja terdapat di atas suatu reservoir air panas. e. Fumarole Fumarole adalah lubang kecil yang memancarkan uap panas kering dry steam) atau uap panas yang mengandung butiran air (wet steam). Apabila uap tersebut mengandung H2S maka manifestasi permukaan tersebut disebut solfatar. Fumarole yang memancarkan uap dengan kecepatan tinggi kadang-kadang juga dijumpai di daerah tempat terdapatnya system dominasi uap. Uap tersebut mungkin mengandung SO2 yang hanya stabil pada temperatur yang sangat tinggi (>500˚C). Fumarole yang memancarkan uap dengan kandungan asam boric tinggi umumnya disebut Soffioni. Hampir semua fumarole yang merupakan manifestasi permukaan dari seitem dominasi air air memancarkan uap panas basah. Temperatur uap umumnya tidak lebih dari 100˚C. Fumarole jenis ini sering disebut fumaroles basah (wet fumarole). Di daerah dimana terdapat sistem dominasi uap dapat dijumpai wet fumarole dan dry fumarole, yaitu fumarole yang memancarkan uap bertemperatur tinggi, yaitu sekitar 100150˚C. Fumarole jenis ini sangat jarang dijumpai di alam salah satu contohnya adalah fumarole di Ketetahi (New Zealand). Kecepatan fumarole jenis ini umumnya sangat tinggi (>100 m/s).
f.
Geyser Geyser didefinisikan sebagai mataair panas yang menyembur ke udara secara intermittent (pada selang waktu tak tentu) dengan ketinggian air sangat beraneka ragam, yaitu kurang dari satu meter hingga ratusan meter. Sela ng waktu penyemburan air (erupsi) juga beraneka ragam, yaitu dari beberapa detik hingga beberapa hari. Lamanya air menyembur ke permukaan juga sangat beraneka ragam, yaitu dari beberapa detik hingga beberapa jam. Geyser merupakan manifestasi manifesta si permukaan dari sistem dominasi air. Urutan prosesnya adalah : Pengisian celah secara perlahanlahan → pencapaian titik didih → flashing uap → pengosongan celah.
g. Kubangan Lumpur Panas ( Mud Pools ) Lumpur berasal dari pelarutan batuan oleh fluida asam. Kubangan lumpur panas umumnya mengandung non-condensible gas (CO2) dengan sejumlah kecil uap panas.
Lumpur terdapat dalam keadaan cair karena kondensasi uap panas. Sedangkan letupanletupan yang terjadi adalah karena pancaran CO2. h. Silika Sinter Silika sinter adalah endapan silika sil ika di permukaan yang berwarna keperakan. Umumnya dijumpai di sekitar mataair panas dan lubang geyser yang menyemburkan air yang bersifat netral. Apabila laju aliran panas tidak terlalu besar umumnya umumnya di sekitar mataair panas tersebut terbentuk teras-teras silika yang berwarna keperakan (silica sinter terraces atau sinter platforms). platfor ms). Bila air panas banyak mengandung karbonat maka akan terbentuk teras-teras travertin (travertine terrace). Silika sinter merupakan manifestasi permukaan dari sistem panasbumi yang didominasi didominasi air. i.
Batuan alterasi Alterasi hidrotermal merupakan proses yang terjadi akibat adanya reaksi a ntara batuan asal dengan fluida panasbumi. Batuan hasil alterasi hidrotermal tergantung pada beberapa faktor, tetapi yang utama adalah temperatur, tekanan, jenis batuan asal, komposisi fluida (khususnya pH) dan lamanya reaksi (Browne, 1984). Proses alterasi hidrotermal yang terjadi akibat adanya reaksi antara batuan dengan jenis florida yang berasal dari reservoir panasbumi yang terdapat jauh di bawah permukaan (deep chloride water) dapat menyebabkan terjadinya pengendapan (misalnya kwarsa) dan pertukaran elemen-elemen batuan denganfluida, menghasilkan mineral-mineral seperti klorit, adularia, epidot. Air yang bersifat asam, yang terdapat pada kedalaman yang relatif dangkal dan elevasi yang relatif tinggi mengubah batuan asal menjadi mineral lempung dan mineral-mineral lainnya terlepas. Mineral hidrothernal yang dihasilkan di zona permukaan biasanya adalah kaolin, alutlite, sulphur, residu silika dan g ypsum.
FLUIDA PANASBUMI
Dalam membicarakan masalah karakteristik fluida panasbumi yang terpenting untuk mengetahui karakteristik reservoir panasbumi antara lain tentang komposisi kimia fluida reservoir panasbumi dan sifat fisik fluida reservoir. Pada reservoir panasbumi yang dianggap ideal pada umumnya terdiri dari air dan impurities, dimana fluida tersebut memiliki komposisi kimia serta sifat fisik tertentu. Komposisi kimia dan sifat fisik tersebut akan berpengaruh terhadap peralatan produksi seperti misalnya kerak (scale) dan korosi. 1. Komposisi Kimia Fluida Reservoir Panas bumi
Untuk komposisi kimia fluida reservoir panasbumi yang umum dijumpai antara lain berdasarkan kation dan anion, berdasarkan kandungan air dan impurities serta berdasarkan fasa dari fluida reservoirnya. Fluida reservoir panasbumi terdiri atas mineralmineral seperti kombinasi antara alkali, alkali tanah, sulfur, oksida besi dan alumunium. Bahan-bahan mineral tersebut tersusun dari berbagai ion-ion yang sejenis dan kandungan tertentu disamping itu juga terdapat impurities.
Berdasarkan Anion dan Kation Di dalam fluida reservoir elemen dalam fluida merupakan kesetimbangan ion – ion – ion ion positif dan ion-ion negatif. Ion-ion ini akan bersenyawa dengan satu atau lebih elemen ion lainnya untuk membentuk garamgaraman. Mialnya sodium sulfat, yang merupakan berat ekivalen Na+ dengan berat ekivalen SO4 yang merupakan kesetimbangan antara ion positif dan ion negatif. Ion-ion dalam fluida reservoir dapat dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu: 1. Kation (ion-ion positif) terdiri dari : • Alkali, antara lain K+, Na+, Li+ yang membentuk basa kuat. • Metal alkali tanah, antara lain Br2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Ra2+ yang membentuk basa lemah. • Ion Hidrogen. • Metal berat, antara lain Fe2+, Mn2+ membentuk basa yang terdisosiasi.
a. Sodium dan Potasium (Na/ K) Sodium biasanya merupakan kation yang dominan dan dijumpai dalam fluida panasbumi temperatur tinggi. Variasi sistematik dalam perbandingan sodium dan potassium dengan temperatur tinggi umum terjadi, tetapi pada sistem panasbumi yang bersifat asam, dan didalam daerah yang memiiki variasi batuan yang luas ini memungkinkan untuk membuat hubungan yang tepat atau teliti antara Na/ K dengan temperatur air ( White, 1965 : Ellis dan Mahon, 1967 ). Rekristalisasi hidrothermal pada batuan vulkanik atau batuan kuarsa feldspatik cenderung menghasilkan potassium feldspar, potassium mika dan albit. Hal ini ditinjau dari alterasi batuan hidrothermal sumur yang dalam dan percobaan laboratorium pada temperatur diatas 200˚C. b. Kalsium (Ca) Ion Ca adalah unsur dari fluida reservoir yang berkombinasi dengan ion karbonat atau sulfat dengan cepat membentuk kerak (scale) pengikut atau padatan. c. Magnesium (Mg)
Ion Mg biasanya berada dalam konsentrasi yang kurang lebih mendekati konsentrasi Ca. Magnesium juga seperti ion Kalsium, yaitu dapat berkombinasi dengan ion karbonat sehingga menimbulkan masalah scale. d. Ferrum (Fe) Kandungan Ferrum (besi) dari fluida reservoir bias anya cukup rendah dan adanya unsur besi yang biasanya ditunjukkan dengan adanya korosi besi, mungkin terdapat pada larutan sebagai ion Ferri (Fe3+) dan Ferro (Fe2+) ( Fe2+) atau mungkin dalam suspensi sebagai endapan senyawa besi. Kandungan besi sering digunakan untuk mendeteksi dan memonitor korosi dalam sistem air. e. Barium (Ba) Barium adalah unsur yang memiliki kemampuan untuk berkombinasi dengan ion sulfat untuk membentuk ion insoluble yaitu Barium Sulfat ( BaSO4). f. Strontium (Sr) Seperti Barium dan kalsium. Strontium dapat berkombinasi dengan ion sulfat untuk membentuk insoluble Strontium Sulfat walaupun lebih soluble daripada Barium Sulfat.
2. Anion (ion-ion negatif), yang terdiri dari : • Asam kuat, antara lain Cl-, Cl-, SO4-, NO3• Basa lemah, antara lain CO3-, CO3-, HCO3-, Sa. Klorida (Cl) Ion klorida hampir selalu merupakan anion utama di dalam air formasi dan muncul sebagai unsur pokok dalam air tawar. Sumber utama ion klorida adalah Natrium Klorida (NaCl), selanjutnya konsentrasi ion Klorida digunakan sebagai ukuran salinitas air. b. Karbonat dan bikarbonat Ion-ion ini merupakan ion yang dapat membentuk scale yang insoluble (tidak dapat larut dalam air). Konsentrasi ion karbonat sering kali disebut “phenolphthalein
alkalinity” sedangkan konsentrasi ion bikarbonat
terkadang disebut “methyl orange alkalinity”. c. Sulfat (SO4-) Ion sulfat sering menimbulkan masalah, sebab ion ini memiliki kemampuan untuk bereaksi dengan kalsium, barium atau stronsium untuk membentuk scale insoluble juga j uga membantu sebagai “food substance” yaitu
pengurangan bakteri. Ion-ion tersebut akan bergabung diantara mereka berdasarkan empat sifat, yaitu : 1. Salinitas primer, yaitu jika alkali bereaksi dengan asam kuat membentuk NaCl dan Na2SO4. 2. Salinitas sekunder, yaitu jika alkali tanah bereaksi dengan asam kuat CaCl2, MgSO4, MgCl2 dan CaSO4. 3. Alkalinitas primer, yaitu jika alkali bereaksi dengan asam lemah Na2CO3 dan NaHCO3. 4. Alkalinitas sekunder, jika alkali tanah bereaksi dengan asam lemah CaCO3, MgCO3, Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2. Pada daerah mata air panas yang mendidih dengan keluaran utama air, umumnya sifat dasar air dari mata air dan sumur cukup dalam, air yang didapatkan adalah sama, kecuali unsur-unsur yang dikontrol oleh temperatur
reversible
tergantung
kesetimbangan.
Daerah
dengan
perbandingan unsur klorida, kalsium, fluorida, iodida, bromida, arsenik atau boron dalam air dengan unsur-unsur dalam memiliki suatu perbedaan dengan mata air di permukaan. GEOKIMIA FLUIDA PANAS BUMI
Fluida panas bumi memiliki komposisi yang beragam yang pada umumnya mencerminkan tatanan geologi sistem panasbumi tersebut. Sifat – Sifat – sifat sifat geokimia fluida pada lapangan – lapangan panasbumi biasanya dapat dikenali, dan ahli geokimia bertugas menganalisis proses yang mengontrolnya untuk mengetahui karakteristik masing – masing sistem panasbumi. 1. Geokimia Fluida Analisis geokimia fluida panasbumi yang paling sederahana dan bermanfaat untuk secara cepat mengenali variasi fluida pada suatu sistem adalah klasifikasi menggunakan komposisi anion ( senyawa bermuatan negatif ). a. Air Klorida Air klorida merupakan fluida yang paling dominan pada kebanyakan lapangan panasbumi. Air jenis ini diprediksi berasal dari bagian dalam reservoir, bersifat netral atau dapat pula sedikit asam atau sedikit basa. Pada manifestasi permukaan dicirikan
oleh kenampakannya yang jernih sering berasosiasi dengan endapan sinter silika. Air klorida di dekat permukaan sering mengandung CO2. H2S dan sulfat yang signifikan, sedangkan di dalam reservoir perbandingan atau rasio Cl/SO4 tinggi. b. Air Asam Sulfat Pada air jenis ini kandungan kloridanya rendah, kandungan sulfat tinggi, Al dan Fe cukup tinggi. Air asam sulfat terdapat pada sistem panasbumi di daerah vulkanik, dimana uap air berkondensasi ke air tanah. Kandungan sulfat yang tinggi berasal dari oksidasi H2S pada zona vados. Karena terbentuk pada zona vados maka air asam sulfat hanya dapat memberikan sangat sedikit informasi tentang bagian dalam sistem panas bumi. Ciri fisik fluida jenis ini biasanya berwarna keruh, sering berasosiasi dengan kolam lumpur dan collapse creater. Warna keruh dan kandungan Al dan Fe yang cukup tinggi mengindikasikan adanya pelarutan batuan, hal ini disebabkan karena fluida jenis ini cenderung reaktif terhadap batuan yang dilewatinya. c. Air bikarbonat Fluida jenis ini dicirikan dengan kandungan Cl yang rendah, kandungan sulfat juga rendah dan bikarbonat ( HCO3 ) sebagai anion utamanya. Pada sistem yang berasosiasi dengan batuan vulkanik biasanya air bikarbonat terbentuk pada bagian yang dangkal di tepi lapangan oleh kondensasi uap di bawah muka airtanah. Pada sistem yang berasosiasi dengan batuan sedimen pembentukan fluida jenis ini dikontrol oleh keberadaan batugamping. Air bikarbonat cenderung sedikit asam bisa juga netral atau sedikit basa. d. Brine Fluida ini terbentuk dengan berbagai cara seperti pelarutan sikuen endapan evaporit oleh air meteorik, terperangkapnya connate water pada cekungan sedimentasi serta proses – proses lainnya. Brine merupakan larutan yang berkonsentrasi tinggi, pH menunjukkan asam lemah dengan unsur utama adalah Cl ( 10000 hingga lebih dari 100000 ppm ). Konsentrasi Na ( kation utama ), K dan Ca tinggi, densitas brine biasanya tinggi sehingga tidak muncul di permukaan. permukaan. e. Air meteorik Air tanah biasanya mengandung Ca, Mg, Na, K, SO4, HCO3 dan Cl selain itu terdapat pula Fe, SiO2 dan Al. Selain itu airtanah juga biasanya mengandung gas terlarut berupa O2 dan N2. Air sungai mempunyai anion utama HCO3 dan kation utama adalah Ca sedangkan air hujan mempunyai anion utama Cl dan kation utama Na.
Fluida – Fluida – fluida fluida panas bumi cenderung memiliki kandungan senyawa senyawa yang hampir sama dengan konsentrasi yang bervariasi yang disebabkan oleh beberapa sebab yaitu : - temperatur - input magmatik atau komposisi magma sebagai heat source - jenis batuan yang dilewati - kondisi dan lamanya interaksi fluida dan batuan - proses boiling dan mixing Fluida panasbumi tersebut dianalisis dengan tujuan untuk : - mengetahui distribusi berbagai jenis air - mempelajari efek boiling dan mixing - menafsirkan suhu dan pH reservoir - menduga terbentuknya scaling dan korosi pada pipa alir - memonitor perubahan reservoir terhadap waktu 2. Geotermometer air Proses interaksi fluida batuan yang terjadi pada bagian dalam sistem panasbumi memiliki arti yang sangat penting dalam komposisi fluida dan merupakan alasan mengapa geotermometer fluida diterapkan untuk memperkirakan temperatur reservoir panasbumi. Geotermometer merupakan cara memperkirakan suhu reservoir panasbumi yang didasarkan pada keberadaan zat – zat – zat zat terlarut pada fluida panasbumi dimana konsentrasi fluida tersebut sangat bergantung suhu. Geotermometri dikembangkan berdasarkan kesetimbangan kimia yang bergantung suhu, antara air dan mineral pada kondisi reservoir yang dalam. Aplikasi konsep geotermometer berdasarkan asumsi bahwa apabila fluida bergerak dengan cepat ke permukaan fluida akan mempertahankan komposisi kimianya selama perjalanan dari reservoir ke permukaan karena tidak atau sedikit sekali mengalami percampuran. Namun pada kenyataannya fluida dapat mengalami perubahan dalam perjalanan dari reservoir ke permukaan. Perubahan tersebut terjadi terj adi karena adanya proses mixing, dilution, boiling, dan juga pelarutan batuan samping sehingga dalam perhitungan geotermometer harus mempertimbangkan faktor – faktor – faktor faktor tersebut dan diusahakan memilih unsur atau senyawa yang tepat untuk geotermometer fluida. 3. Geotermometer Silika ( Fournier, 1977)
Geotermometer silika dibuat berdasarkan kelarutan berbagai jenis silika dalam air sebagai fungsi dari temperatur yang ditentukan dengan percobaan atau eksperimen. Reaksi yang menjadi dasar pelarutan silika dalam air adalah SiO2 (s) + 2H2O → H4SiO4
Pada kebanyakan sistem sistem panasbumi fluida di
kedalaman mengalami ekuilibrium dengan kuarsa. Pada fluida dengan reservoir bersuhu > 220˚C kuarsa dapat mengendap akibat pendinginan perlahan, apabila pendinginan berlangsung dengan sangat cepat ( misalnya pada mulut mataair ) maka yang terbentuk atau mengendap adalah silika amorf. Berdasarkan data simulasi variasi kelarutan atau konsentrasi silika terhadap variasi suhu maka secara logika dapat diperkirakan temperatur fluida apabila terdapat data konsentrasi fluida di dalam fluida yaitu dengan analisis kimia sampel air. Unsur-unsur Kimia Fluida
Terdiri dari unsur-unsur terlarut berupa:
Anion: Cl -, HCO3-, SO4-2, NH4-, F-, I-, Br -
Kation: Na+, K +, Ca+2, Mg+2, Rb+, Cs+, Li+, Mn+2, Fe+2, Al+3, ion-ion As
Spesies netral: SiO2, B, CO 2, H2S, NH3
SiO2 hadir sebagai silika total dan ekuivalen dengan konsentrasi H 4SiO4
CO2 terlarut adalah ekuivalen terhadap konsentrasi H 2CO3
Karbonat
total
adalah
jumlah
dari
semua
spesies
(CO2 = H2CO3 + HCO3- + CO3-2)
B adalah boron total ( B = H3BO3 + H2BO3- + HBO3-2 + B+)
As adalah arsenik total yang hadir dalam berbagai muatan ion
Amonia adalah sebagai amonia (NH3) atau amonium (NH 4-)
Berasal dari interaksi antara batuan dan fluida (+ proses magmatik), terdiri dari:
Unsur-unsur pembentuk batuan
karbonat
Solubilitasnya dipengaruhi oleh kesetimbangan antara mineral dan air
mis. kation Na, K, Ca, Mg, Rb, Cs, Mn, Fe dan Al
Unsur-unsur terlarut
Lebih banyak berada di larutan dibanding dalam mineral
Tidak mudah bereaksi = unsur konservatif
mis. Cl, B, Li dan Br
Gas-gas Panas Bumi
Gas dalam sistem panas bumi hadir sebagai:
Uap (H2O) Non condensible gases (gas-gas yang tidak mudah terkondensasi) atau gas reaktif: CO2, H2S, NH3, H2, N2, CH4) kondisi bawah permukaan
Gas-gas inert atau konservatif: gas-gas mulia, hidrokarbon selain metana)
sumber gas
Konsentrasi gas bersama rasio gas/uap dan uap/air dapat memberikan informasi mengenai kondisi bawah permukaan dan perilaku reservoir.
Keluaran Gas
Fumarol
Kaipohan
Solfatara :
Fumarol dengan SO 2 dan/atau H2S
Daerah steam discharge yang mengandung steaming ground dan fumarol
Steaming ground
Hot pools
CO2
Gas terbanyak pada sistem panasbumi (~ 95 wt.% atau vol.%)
Hadir 0.2 - 4% vol/vol dalam udara tanah
Terbentuk dari :
Magmatik
Larut dalam air meteorik
Alterasi termal batuan/mineral karbonat
Degradasi material organik pada batuan sedimen
Mengontrol kimia air, densitas, pH, BPD, alterasi batuan, dan pengendapan mineral sekunder dan skaling.
H2S
2 hingga 3 kali lebih mudah terlarut dibanding CO 2
Merupakan gas reaktif dan akan hilang oleh interaksi dengan batuan sekitar membentuk sulfida besi.
Terbentuk dari :
Magmatik
Alterasi termal batuan reservoir
Rasio CO2/H2S dapat menunjukkan pola aliran fluida dan proses boiling.
NH3
Gas panas bumi yang paling mudah larut.
Terbentuk dari alterasi material organik pada batuan sedimen.
Gas reaktif dan akan hilang oleh interaksi dengan batuan sekitar, terserap dalam mineral lempung, atau larut dalam kondensasi uap.
Volatil Logam dan Non Logam
Arsen (As)
Kandungannya tinggi pada sistem entalpi sangat tinggi.
Mudah hilang oleh proses kondensasi uap dan mixing dengan air tanah.
Boron (B)
Terkonsentrasi pada fasa liquid, tetapi dapat ditranspor sebagai uap.
Mudah larut dalam uap kondensat atau air steam heated.
Merkuri (Hg)
Kandungan Hg pada steam discharge dipengaruhi oleh kandungan Hg vapour dan dan gas HgS.
Hgvapour akan akan berkurang dengan meningkatnya konsentrasi H 2S.
Asosiasi: sulfida, oksida, material organik dan unsur logam
Tritium (3H)
Kandungannya Kandungannya berkurang dengan peningkatan residence times.
Komposisi Gas atau Uap
Temparatur dan tekanan reservoir
Kandungan gas pada fluida reservoir
Solubilitas gas pada fasa liquid
Koefisien
distribusi
massa
dan liquid (Bgas=cvapour /c /cliquid)
Reaksi yang terjadi saat naik ke permukaan:
Boiling
gas
dalam
fasa
uap
Kondensasi
Oksidasi
Interaksi batuan/mineral)
Lingkungan Geokimia
Lingkungan geokimia primer adalah lingkungan di bawah zona pelapukan yang dicirikan oleh tekanan dan temperatur yang besar, sirkulasi fluida yang terbatas, dan oksigen bebas yang rendah. Sebaliknya, lingkungan geokimia sekunder adalah lingkungan pelapukan, erosi, dan sedimentasi, yang dicirikan oleh temperatur rendah, tekanan rendah, sirkulasi fluida bebas, dan melimpahnya O 2, H2O dan CO 2. Pola geokimia primer menjadi dasar dari survey batuan sedangkan pola geokimia sekunder merupakan target bagi survey tanah dan sedimen.
DAFTAR PUSTAKA
Juhri, S. 2016. Sistem Panas Bumi: Komponen dan Klasifikasinya. Universitas Gadjah Mada: Yogyakarta. Ningsih,
C..
2016.
Geokimia
Fluida
Panas
Bumi.
(Online).
https://www.scribd.com/doc/288831211.. Diakses tanggal 24 November 2017. https://www.scribd.com/doc/288831211 Saptadji, N.. 2006. Energi Panas Bumi (Geothermal Energy). Institut Teknologi Bandung: Bandung. Sutrisno. 1995. Penguasaan Teknologi Energi Panas Bumi di Indonesia. Universitas Gadjah Mada: Yogyakarta. Fandari, A.E., dkk. 2014. Pengembangan Energi Panas Bumi yang Berkelanjutan. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika. Vol. 17 (1): 68-82.
