Laporan Panas Dan Radioaktivitas Bumi

LAPORAN PRAKTIKUM METODE PANAS DAN RADIASI BUMI

Oleh: Abrorul Amin 155090701111010

Asisten: Rizkia Martinawati 145090701111004

PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2017

KATA PENGANTAR

Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas karunia dan anugerah dari-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Besar Praktikum Metode Panas dan Radioaktivitas Bumi. Penulis sangat bersyukur karena dapat menyelesaikan laporan besar yang menjadi tugas sebagai syarat agar dapat mengikuti Ujian Akhir Praktikum mata kuliah Praktikum Seismologi dan Mikroseismik. Di samping itu, Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan mendukung Penulis selama proses pembuatan laporan besar ini berlangsung sehingga laporan besar ini dapat diselesaikan dan terealisasikan. Untuk itu Penulis ingin berterima kasih kepada: 1. Orang tua penulis yang telah memberikan dukungan moril serta doa sehingga laporan besar ini dapat terselesaikan. 2. Bapak Sunaryo dan Bapak Alamsyah M. Juwono selaku dosen pengajar mata kuliah Metode Panas dan Radioaktivitas Bumi di Program Studi Teknik Geofisika Universitas Brawijaya Malang. 3. Asisten Praktikum yang telah mendampingi para praktikan selama praktikum berlangsung. 4. Teman – Teman – teman teman Penulis yang telah memberikan m emberikan bantuan serta dukungan dalam penyelasaian laporan besar ini. Demikian beberapa patah kata yang dapat saya sampaikan, semoga laporan besar ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak ke depannya, terutama di bidang Geosains. Tidak lupa Penulis juga memohon kritik dan saran yang bersifat membangun terhadap laporan besar ini agar ke depannya dapat diperbaiki untuk menjadi laporan yang lebih baik lagi.

Malang, 13 Desember 2017

Penulis

i

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ........................................... .................................................................. ............................................. ................................... ............. i DAFTAR ISI ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................. ........................... .... ii ii DAFTAR GAMBAR.......................................... ................................................................ ............................................ ..................................... ............... iii DAFTAR TABEL .......................................... ................................................................ ............................................ ......................................... ................... iv BAB I PENDAHULUAN ........................................................ .............................................................................. ...................................... ................ 1 1.1.Latar Belakang ................................... ......................................................... ............................................ ............................................. ........................... .... 1 1.2.Rumusan Masalah ........................................... .................................................................. ............................................. .................................. ............ 1 1.3.Tujuan ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ ............................... ......... 2 1.4.Batasan Masalah ............................................................. ................................................................................... .......................................... .................... 2 1.5.Manfaat .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................ ............................... ......... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................... ............................................................... .......................................... .................... 3 2.1.Energi Panas Bumi ............................................................. ................................................................................... ...................................... ................ 3 2.2.Penyebab Terjadinya Energi Panas Bumi di Indonesia ............................................ ............................................ 4 2.3.Sistem Panas Bumi .......................................... ................................................................. ............................................. .................................. ............ 6 2.4.Radioaktivitas ........................................... ................................................................. ............................................ .......................................... .................... 9 2.5.Radioaktivitas Batuan ...................................... ............................................................ ............................................. ................................. .......... 12 BAB III METODOLOGI ......................................................... ............................................................................... .................................... .............. 15 3.1.Waktu dan Tempat Penelitian ............................................ ................................................................... .................................... ............. 15 3.2.Rancangan Penelitian .......................................... ................................................................ ............................................ ............................. ....... 15 3.3.Materi Penelitian .......................................... ................................................................ ............................................ .................................... .............. 15 3.4.Langkah Penelitian .......................................... ................................................................. ............................................. ................................ .......... 19 3.4.1. Akuisisi Data .......................................... ................................................................ ............................................ ................................... ............. .19 3.4.2. Pengolahan Data ........................................................... ................................................................................. ................................... ............. .20 3.4.3. Interpretasi .......................................... ................................................................ ............................................ ....................................... ................. .20 3.5.Diagram Alir Penelitian ............................ .................................................. ............................................ ........................................ .................. 21 BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ........................................... ................................................................ ..................... 23 4.1. Flukstuasi Temperatur ................................................... ......................................................................... ....................................... ................. .23 4.2. Persebaran Temperatur Bawah Permukaan ......................................... .......................................................... ................. .25 4.2.1. Channel 1 ........................................................... ................................................................................. ............................................. ......................... .. 25 4.2.2. Channel 2 ........................................................... ................................................................................. ............................................. ......................... .. 26 BAB V PENUTUP ......................................... ............................................................... ............................................ ........................................ .................. 28 5.1.Kesimpulan ........................................... .................................................................. ............................................. ........................................... ..................... 28 5.2. Saran ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................ ............................. ....... 28 DAFTAR PUSTAKA ..................................... ........................................................... ............................................ .......................................... .................... v LAMPIRAN

ii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Perkembangan energi panas bumi di Indonesi dan di negara lain ............. 3 Gambar 2.2. Ilustrasi Pergerakan Lempeng ................................................................... 4 Gambar 2.3. Ilustrasi Tektonik Lempeng ....................................................................... 5 Gambar 2.4. Ilustrasi Sistem Panas Bumi ...................................................................... 7 Gambar 2.5. Manifestasi Panas Bumi ............................................................................ 7 Gambar 2.6. Ilustrasi Peluruhan Radiasi Sinar

,β dan γ ............................................ 10

∝

Gambar 2.7. Karakteristik Radiasi Sinar Gamma pad Batuan ..................................... 13 Gambar 3.1. Desain Survei ........................................................................................... 15 Gambar 3.2. Sensor Suhu DS18S20 ............................................................................. 16 Gambar 3.3. Laptop ...................................................................................................... 16 Gambar 3.4. Termometer.............................................................................................. 17 Gambar 3.5. Jam Tangan .............................................................................................. 17 Gambar 3.6. Bor Manual .............................................................................................. 17 Gambar 3.7. GPS .......................................................................................................... 18 Gambar 3.8. Payung ..................................................................................................... 18 Gambar 3.9. Papan Dada .............................................................................................. 18 Gambar 3.10. Alat Tulis ............................................................................................... 19 Gambar 4.1. Grafik Fluktuasi Panas Titik Pengukuran 1 ............................................. 23 Gambar 4.2. Grafik Fluktuasi Panas Titik Pengukuran 2 ............................................. 23 Gambar 4.3. Grafik Fluktuasi Panas Titik Pengukuran 3 ............................................. 23 Gambar 4.4. Grafik Fluktuasi Panas Titik Pengukuran 14 ........................................... 24 Gambar 4.5. Grafik Fluktuasi Panas di Permukaan...................................................... 24 Gambar 4.6. Peta Kontur Persebaran Temperatur Bawah Permukaan Channel 1 ....... 25 Gambar 4.7. Peta Kontur Persebaran Temperatur Bawah Permukaan Channel 1 ....... 26

iii

DAFTAR TABEL Tabel 1. 8 Klasifikasi Sistem Panas Bumi...................................................................... 8 Tabel 2. Tabel Nilai rata-rata kandungan U, Th, dan K dalam Batuan Beku ............... 14 Tabel 3. Nilai Kandungan Radioaktif pada Daerah Tektonik ...................................... 14

iv

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang Panas dan radioaktivitas bumi merupakan mata kuliah yang mempelajari sistem panas dan radioaktivitas pada bumi dengan pendekatan - pendekatan fisika, dan menggunakan metode - metode geofisika. Sumber panas yang berada di bumi diperkirakan ada dua sebab, yang pertama disebabkan adanya tekanan yang begitu besar karena gravitasi bumi mencoba mengkompresi atau menekan materi sehingga suatu titik pada materi tersebut menjadi paling terkompresi dan kepadatan bumi menjadi lebih besar di ba gian dalam. Sebab kedua bahwa bumi mengandung banyak bahan radioaktif seperti uranium (U), Thorium (Th) dan Potassium (K). Bahan - bahan radioaktif ini membangkitkan jumlah panas yang tinggi. Panas bumi saat ini menjadi topik hangat, dikarenakan akibat adanya gradien panas yang dihasilkan mengakibatkan dapat dimanfaatkannya sebagai sumber energi terbaharukan dan ramah lingkungan serta renewable . Untuk mengetahui persebaran panas

bumi dapat

dilakukan dengan menggunakan beberapa metode. Segala ilmu dan teori yang didapatkan selama mengikuti perkuliahan, umumnya bersifat ideal agar lebih mudah dimengerti oleh para mahasiswa. Akan tetapi, kenyataan di lapangan tidaklah seideal yang mereka ketahui selama mengikuti perkuliahan. Sehingga diperlukan praktik secara langsung di lapangan untuk mengaplikasikan semua ilmu yang telah dipelajari selama perkuliahan, salah satunya melalui akuisisi data lapangan. Dari praktik tersebut diharapkan para mahasiswa paham betul tentang metode yang sedang dipelajari. Mulai dari pengambilan data, pengolahan data, pemodelan hingga interpretasi. Maka, dibuatlah Laporan Praktikum Metode Panas dan Radioaktivitas Bumi ini sebagai bukti implementasi dari pengetahuan yang telah didapatkan selama mengikuti mata kuliah dan praktikum Metode Panas dan Radioaktivitas Bumi.

1.2.Rumusan Masalah 1. Bagaimana cara akuisisi data lapangan metode panas bumi? 2. Bagaimana cara menganalisa dan menginterpretasi data metode metode panas bumi? 3. Bagaimana cara mengetahui temperatur bawah pe rmukaan bumi dengan menggunakan metode panas bumi?

1.3. Tujuan 1. Untuk mengetahui cara melakukan akuisisi lapangan metode panas bumi 2. Untuk mengetahui cara menganalisa dan menginterpretasikan data metode panas bumi 3. Untuk mengetahui temperatur bawah permukaan bumi dengan menggunakan metode panas bumi

1.4.Batasan Masalah Rumusan masalah hanya terbatas pada Lapangan Kosong di lingkungan Perumahan Tidar karena akuisisi data dilakukan di lokasi tersebut. Selain itu tidak ada data geologi yang membantu mulai dari proses akuisisi data hingga interpretasi hasil pengolahan data.

1.5.Manfaat Memberikan informasi tentang proses metode panas dan radioaktivitas bumi mulai dari akuisisi data, pengolahan data dan interpretasi data serta memberikan informasi nilai tentang persebaran nilai temperatur bawah permukaan di lokasi pengukuran.

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1.Energi Panas Bumi Energi panas bumi, adalah energi panas yang tersimpan dalam batuan di bawah permukaan bumi dan fluida yang terkandung didalamnya. Energi panas bumi telah dimanfaatkan untuk pembangkit listrik di Italy sejak tahun 1913 dan di New Zealand sejak tahun 1958. Pemanfaatan energi panas bumi untuk sektor non‐listrik (direct use) telah berlangsung di Iceland sekitar 70 tahun. Meningkatnya kebutuhan akan energi serta meningkatnya harga minyak, khususnya pada tahun 1973 dan 1979, telah memacu negara‐ negara lain, termasuk Amerika Serikat, untuk mengurangi ketergantungan mereka pada minyak dengan cara memanfaatkan energi panas bumi. Saat ini energi panas bumi telah dimanfaatkan untuk pembangkit listrik di 24 Negara, termasuk Indonesia. Disamping itu fluida panas bumi juga dimanfaatkan untuk sektor non‐listrik di 72 negara, antara lain untuk pemanasan ruangan, pemanasan air, pemanasan rumah kaca, pengeringan hasil produk pertanian, pemanasan tanah, pengeringan kayu, kertas dll. Di Indonesia usaha pencarian sumber energi panasbumi pertama kali dilakukan di daerah Kawah Kamojang pada tahun 1918. Pada tahun 1926 hingga tahun 1929 lima sumur eksplorasi dibor dimana sampai saat ini salah satu dari sumur tersebut, yaitu sumur KMJ‐3 masih memproduksikan uap panas kering atau dry steam. Pecahnya perang dunia dan perang kemerdekaan Indonesia mungkin merupakan salah satu alasan dihentikannya kegiatan eksplorasi di daerah tersebut.

Gambar 2.1. Perkembangan energi panas bumi di Indonesi dan di negara lain

Kegiatan eksplorasi panasbumi di Indonesia baru dilakukan secara luas pada tahun 1972. Direktorat Vulkanologi dan Pertamina, dengan bantuan Pemerintah Perancis dan New 3

Zealand melakukan survey pendahuluan di seluruh wilayah Indonesia. Dari hasil survey dilaporkan bahwa di Indonesia terdapat 217 prospek panasbumi, yaitu di sepanjang jalur vulkanik mulai dari bagian Barat Sumatera, terus ke Pulau Jawa, Bali, Nusatenggara dan kemudian membelok ke arah utara melalui Maluku dan Sulawesi. Survey yang dilakukan selanjutnya telah berhasil menemukan beberapa daerah prospek baru sehingga jumlahnya meningkat menjadi 256 prospek, yaitu 84 prospek di Sumatera, 76 prospek di Jawa, 51 prospek di Sulawesi, 21 prospek di Nusatenggara, 3 prospek di Irian, 15 prospek di Maluku dan 5 prospek di Kalimantan. Sistem panas bumi di Indonesia umumnya merupakan sistem hidrothermal yang mempunyai temperatur tinggi (>225°C), hanya beberapa diantaranya yang mempunyai temperatur sedang (150‐225°C). (Kasbani, 2007)

2.2.Penyebab Terjadinya Energi Panas Bumi di Indonesia Terjadinya sumber energi panasbumi di Indonesia oleh Budihardi (1998) sebagai berikut.

Ada

tiga

di Indonesia, yaitu lempeng Pasifik,

lempeng

serta

karakteristiknya dijelaskan

lempengan

yang

India‐Australia

berinteraksi dan

lempeng Eurasia. Tumbukan yang terjadi antara ketiga lempeng tektonik tersebut telah memberikan peranan yang sangat penting bagi terbentuknya sumber energi panas bumi di Indonesia.

Gambar 2.2. Ilustrasi Pergerakan Lempeng

4

Tumbukan antara lempeng India‐Australia di sebelah selatan dan lempeng Eurasia di sebelah utara mengasilkan zona penunjaman (subduksi) di kedalaman 160 ‐ 210 km di bawah Pulau Jawa, Nusatenggara

dan di kedalaman sekitar 100 km di bawah Pulau

Sumatera. Hal ini menyebabkan proses magmatisasi di bawah Pulau Sumatera lebih dangkal dibandingkan dengan di bawah Pulau Jawa atau Nusatenggara. Karena perbedaan kedalaman jenis magma yang dihasilkannya berbeda. Pada kedalaman yang lebih besar jenis magma yang dihasilkan akan lebih bersifat basa dan lebih cair dengan kandungan gas magmatik yang lebih tinggi sehingga menghasilkan erupsi gunung api yang lebih kuat yang pada akhirnya akan menghasilkan endapan vulkanik yang lebih tebal dan terhampar luas. Oleh karena itu, reservoir panas bumi di Pulau Jawa umumnya lebih dalam dan menempati batuan volkanik, sedangkan reservoir panas bumi di Sumatera terdapat di dalam batuan sedimen dan ditemukan pada kedalaman yang lebih dangkal. Sistem panas bumi di Pulau Sumatera umumnya berkaitan dengan kegiatan gunung api andesitisriolitis yang disebabkan oleh sumber magma yang bersifat lebih asam dan lebih kental, sedangkan di Pulau Jawa, Nusa tenggara dan Sulawesi umumnya berasosiasi dengan kegiatan vulkanik bersifat andesitis‐basaltis dengan sumber magma yang lebih cair. Karakteristik geologi untuk daerah panas bumi di ujung utara Pulau Sulawesi memperlihatkan kesamaan karakteristik dengan di Pulau Jawa.

Gambar 2.3. Ilustrasi Tektonik Lempeng

Akibat dari sistem penunjaman yang berbeda, tekanan atau kompresi yang dihasilkan oleh tumbukan miring ( oblique) antara lempeng India‐Australia dan lempeng Eurasia menghasilkan sesar regional yang memanjang sepanjang Pulau Sumatera yang merupakan 5

sarana bagi kemunculan sumbersumber panas bumi yang berkaitan dengan gunung‐gunung api muda. Lebih lanjut dapat disimpulkan bahwa sistem panas bumi di Pulau Sumatera umumnya lebih dikontrol oleh sistem patahan regional yang terkait dengan sistem sesar Sumatera, sedangkan di Jawa sampai Sulawesi, sistem panas buminya lebih dikontrol oleh sistem pensesaran yang bersifat lokal dan oleh sistem depresi kaldera yang terbentuk karena pemindahan masa batuan bawah permukaan pada saat letusan gunung api yang intensif dan ekstensif. Reservoir panas bumi di Sumatera umumnya menempati batuan sedimen yang telah mengalami beberapa kali deformasi tektonik atau pensesaran setidak‐tidaknya sejak Tersier sampai Resen. Hal ini menyebabkan terbentuknya porositas atau permeabilitas sekunder pada batuan sedimen yang dominan yang pada akhirnya menghasilkan permeabilitas reservoir panas bumi yang besar, lebih besar dibandingkan dengan permeabilitas reservoir pada lapangan‐lapangan panas bumi di Pulau Jawa ataupun di Sulawesi (Saptadji, 2010).

2.3.Sistem Panas Bumi Sistem panas bumi di Indonesia umumnya

merupakan sistem hidrothermal yang

mempunyai temperatur tinggi (>225°C), hanya beberapa diantaranya yang mempunyai temperatur sedang (150‐225°C). Pada dasarnya sistem panas bumi jenis hidrothermal terbentuk sebagai hasil perpindahan panas dari suatu sumber panas ke sekelilingnya yang terjadi secara konduksi dan secara konveksi. Perpindahan panas secara konduksi terjadi melalui batuan, sedangkan perpindahan panas secara konveksi terjadi karena adanya kontak antara air dengan suatu sumber panas. Perpindahan panas secara konveksi pada dasarnya terjadi karena gaya apung ( bouyancy). Air karena gaya gravitasi selalu mempunyai kecenderungan untuk bergerak ke bawah, akan tetapi apabila air tersebut kontak dengan suatu sumber panas maka akan terjadi perpindahan panas sehingga temperatur air menjadi lebih tinggi dan air menjadi lebih ringan. Keadaan ini menyebabkan air yang lebih panas bergerak ke atas dan air yang lebih dingin bergerak turun ke bawah, sehingga terjadi sirkulasi air atau arus konveksi.

6

Gambar 2.4. Ilustrasi Sistem Panas Bumi

Adanya suatu sistem hidrothermal di bawah permukaan sering kali ditunjukkan oleh adanya manifestasi panasbumi di permukaan ( geothermal surface manifestation ), seperti mata air panas, kubangan lumpur panas ( mud pools), geyser dan manifestasi panasbumi lainnya, dimana beberapa diantaranya, yaitu mata air panas, kolam air panas sering dimanfaatkan oleh masyarakat setempat untuk mandi, berendam, mencuci, masak dll. Manifestasi panasbumi di permukaan diperkirakan terjadi karena adanya perambatan panas dari bawah permukaan atau karena adanya rekahanrekahan yang memungkinkan fluida panasbumi (uap dan air panas) mengalir ke permukaan.

Gambar 2.5. Manifestasi Panas Bumi

Berdasarkan pada jenis fluida produksi dan jenis kandungan fluida utamanya, sistem hidrotermal dibedakan menjadi dua, yaitu: 1. Sistem satu fasa Sistem satu fasa dapat merupakan sistem dominasi air atau sistem dominasi uap saja.

7

2. Sistem dua fasa Sistem dua fasa dapat merupakan sistem dominasi air dan sistem dominasi uap. Sistem dominasi uap merupakan sistem yang sangat jarang dijumpai dimana reservoir panas buminya mempunyai kandungan fasa uap yang lebih dominan dibandingkan dengan fasa airnya. Rekahan umumnya terisi oleh uap dan pori‐pori batuan masih menyimpan air. Reservoir air panasnya umumnya terletak jauh di kedalaman di bawah reservoir dominasi uapnya. Sistem dominasi air merupakan sistem panas bumi yang umum terdapat di dunia dimana reservoirnya mempunyai kandungan air yang sangat dominan walaupun “boiling” sering terjadi pada bagian atas reservoir membentuk lapisan penudung uap yang mempunyai temperatur dan tekanan tinggi. Dibandingkan dengan temperatur reservoir minyak, temperatur reservoir panasbumi relatif sangat tinggi, bisa mencapai 3500C. Berdasarkan pada besarnya temperatur, Hochstein (1990) membedakan sistem panasbumi menjadi tiga, yaitu: 1. Sistem panasbumi bertemperatur rendah, yaitu suatu sistem yang reservoirnya mengandung fluida dengan temperatur lebih kecil dari 1250C. 2. Sistem/reservoir bertemperatur sedang, yaitu suatu sistem yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur antara 1250C dan 2250C. 3. Sistem/reservoir

bertemperatur

tinggi,

yaitu

suatu

sistem

yang

reservoirnya

mengandung fluida bertemperatur diatas 2250C. Sistem panas bumi 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 entalphi, akan tetapi berdasarkan pada temperatur mengingat entalphi adalah fungsi dari temperatur. Pada Tabel dibawah ini ditunjukkan klasifikasi sistem panas bumi yang biasa digunakan Muffer & Cataldi (!978)

Benderiter & Haenel, Rybach Cormy & Stegna (1990) (1988)

Hochestein (1990)

Sistem panas bumi entalphi rendah

<90oC

<100oC

<150oC

<125oC

Sistem panas bumi entalphi sedang

90‐150oC

100‐200oC

‐

125‐225oC

Sistem panas bumi entalphi tinggi

>150oC

>200oC

>150oC

>225oC

Tabel 1. Klasifikasi Sistem Panas Bumi

(Saptadji, 2010) 8

2.4.Radioaktivitas Radioaktivitas ditemukan pada tahun 1896 oleh Henri Becquerel pada garam uranium. Untuk memperjelas sifat radioaktivitas signifikan, fisikawan Perancis Pierre Curie dan Marie Curie asal Polandia berkontribusi untuk hal ini. Zat radioaktif yang pertama ditemukan adalah uranium. Pada tahun 1898, Marie Curie bersama-sama dengan suamin ya Pierre Curie menemukan dua unsur lain dari batuan uranium yang jauh lebih aktif dari uranium. Kedua unsur itu mereka namakan masing-masing polonium (berdasarkan nama Polonia, negara asal dari Marie Curie), dan radium (berasal dari kata Latin radiare yang berarti bersinar). Ternyata, banyak unsur yang secara alami bersifat radioaktif. Semua isotop yang bernomor atom diatas 83 bersifat radioaktif. Unsur yang bernomor atom 83 atau kurang mempunyai isotop yang stabil kecuali teknesium dan promesium. Isotop yang bersifat radioaktif disebut isotop radioaktif atau radioi isotop, sedangkan isotop yang tidak radiaktif disebut isotop stabil. Dewasa ini, radioisotop dapat juga dibuat dari isotop stabil. Jadi disamping radioisotop alami juga ada radioisotop buatan. Pada tahun 1903, Ernest Rutherford mengemukakan bahwa radiasi yang dipancarkan zat radioaktif dapat dibedakan atas dua jenis berdasarkan muatannya. Radiasi yang berrnuatan positif dinamai sinar alfa, dan yang bermuatan negatif diberi nama sinar beta. Selanjutnya Paul U.Viillard menemukan jenis sinar yang ketiga yang tidak bermuatan dan diberi nama sinar gamma. Sinar radioaktif ini berbentuk seperti gelombang cahaya, gelombang radio, sinar infra-red (panas), microwave dan sinar X. Antara sinar mengion yang ada adalah partikel Alfa, partikel beta, sinar Gamma, sinar X dan juga Neutron. Radioaktivitas merupakan proses peluruhan secara spontan dari atom yang memiliki isotop tertentu ke isotop lainnya. Dimana, Isotop adalah nuklida-nuklida dengan nomor atom sama,tetapi nomor massanya berbeda. Sedangkan Isobar adalah atom-atom yang nomor atomnya berbeda, tetapi jumlah nukleonnya sama/nomor massa sama. Radioaktivitas adalah sifat suatu unsur yang dapat memancarkan radiasi (pancaran sinar) secara spontan. Tergolong ke dalam zat radioaktif, unsur tersebut biasanya bersifat labil, berarti tergolong zat radioaktif adalah isotopnya, karena untuk mencapai kestabilan salah satunya harus melakukan peluruhan. Peluruhan zat radioaktif untuk menghasilkan unsur yang lebih stabil sambil memancarkan partikel seperti, partikel alpha α (sama dengan inti 4He), partikel beta (β), dan partikel gamma (γ). Dalam prakteknya dalam dunia Geofisika radiasi gamma ini merupakan yang paling penting, karena radiasi partikel (a dan b) memiliki penetrasi yang rendah terhadap batuan.Sinar α sangat mudah dihentikan hanya dengan selembar kertas, sinar β dapat 9

dihentikan dengan beberapa milimeter aluminium, sedangkan sinar γ dapat dihentikan dengan beberapa centimeter timah. Jadi, yang dapat menembus batuan 50~75cm adalah sinar gamma.

Gambar 2.6. Ilustrasi Peluruhan Radiasi Sinar

,β dan γ

Masing-masing sumber radiasi tersebut memiliki sifat-sifat yang berbeda dan menjadi ciri khas, yakni : 1. Sinar α •

dihasilkan oleh pancaran partikel α

•

mempunyai daya penetr asi atau tembus terlemah dibandingkan dengan sinar β dan (γ)

•

memiliki daya ionisasi paling kuat sebab muatannya paling besar

•

dibelokkan oleh medan magnetik dan medan listrik

2. Sinar β •

Dihasilkan oleh pancaran partikel β

•

Mempunyai daya tembus lebih besar daripada sinar α, tetapi lebih kecil dari sinar (γ)

•

Dibelokkan dengan kuat oleh medan magnetik dan medan listrik karena massanya sangat kecil

3. Sinar γ •

Mempunyai daya tembus yang paling besar namun daya ionisasi paling lemah.

•

Tidak dibelokkan oleh medan magnetik dan medan listrik

•

Sinar gamma merupakan radiasi EM dengan panjang gelombang yang sangat pendek.

•

Sinar (γ) tidak bermuatan dan tidak bermassa

•

Sinar radioaktif pada suatu medan listrik

10

Radioaktivitas (juga disebut radioaktif juga merupakan fenomena alami atau buatan, dimana ditimbulkan oleh zat tertentu atau bahan kimia. Ada dua radio aktif yang ada pada umumnya yaitu : 1. Radioaktivitas spontan atau alami Hal ini diwujudkan dalam unsur-unsur radioaktif dan isotop ditemukan di alam dan mencemari lingkungan seperti uranium dan thorium dalam lingkungan (tanah, pohon, air dan udara). Contoh isotop radioaktif alami: •

Uranium

•

Thorium

•

Potassium (Elisa, 2012)

2. Radioaktivitas buatan atau induksi Radioaktif ini merupakan salah satu yang disebabkan oleh transformasi nuklir buatan seperti Technitium-99m yang digunakan dalam medis dan Iridium-192 yang digunakan dalam industri termasuk pembangkit listrik tenaga nuklir. Aliran arus listrik didalam batuan atau mineral dapat digolongkan menjadi tiga macam yaitu: •

Konduksi secara elektronik

•

Konduksi secara elektrolitik

•

Konduksi secara dielektrik (Telford, 1990)

Pelepasan panas akibat radioaktivitas pertama kali dilaporkan oleh P. Curie dan A. Laborde pada tahun 1903. Pada waktu itu ditemukan bahwa 1 gram radium menghasilkan panas sebesar 100 kalori dalam satu jam. Hasil tersebut diperoleh dengan menggunakan kalorimeter benzena beku. Mereka meneliti lebih lanjut fenomena itu dan menemukan bahwa besarnya panas yang dihasilkan tidak dipengaruhi oleh temperatur. Hasil ini membawa mereka pada kesimpulan bahwa pelepasan panas secara terus menerus yang terjadi pada radium bukanlah akibat perubahan kimia biasa karena reaksi kimia biasa dipengaruhi oleh temperatur. Akhirnya diketahui bahwa pelepasan panas itu disebabkan oleh radioaktivitas atom radium. Penemuan ini memberikan peluang dilakukannya pengukuran radioaktivitas secara kuantitatif dengan mengukur panas yang dihasilkan. Sejak saat itu, berbagai upaya dilakukan untuk merealisasikannya. Hanya saja, upaya tersebut menemui kendala berupa kenyataan bahwa panas yang dihasilkan dari peluruhan radioaktif sangat kecil. Pengukuran radioaktivitas dari panas yang dihasilkan memerlukan kalorimeter dengan keteliti an tinggi. Besarnya panas dari perubahan fasa, reaksi kimia dan fenomena lain pada umumnya pada 11

kisaran miliwatt dengan jumlah sampel pada kisaran miligram. Sedangkan pada peluruhan radioaktif, panas yang dihasilkan pada kisaran mikrowatt untuk radioaktivitas beberapa milicurie (Awaludin, 2001).

2.5.Radioaktivitas Batuan Mineral batuan secara alamiah mengandung unsur-unsur radioaktif yang terus mengalami proses peluruhan.Dengan mengetahui berapa jumlah unsur radioaktif yang meluruh dan konstanta peluruhannya, maka pentarikhan umur suatu mineral dapat dimungkinkan untuk dilakukan. Salah satu unsur radioaktif di bumi yang mengalami peluruhan adalah uranium dengan produk akhirnya adalah timbal. Dalam system periodik, semua untur yang memiliki nomor atom diatas atau sama dengan 82 adalah unsur radioaktif. Ada 3 jenis unsur yang sering digunakan dalam radioaktif, yakni : 1. Potasium

Biasanya banyak terdapat pada daerah batuan berpasir(sand) yang terdiri dari sedimen (klastik,detrial) yang telah tererosi,melapuk dan tertransportasi sangat jauh dari batuan induknya. Unsur Potassium banyak ditemukan pada mineral-mineral berikut : a. Mineral lempung (clay) yang terbentuk pada struktur mineral lempung.Contoh : kaolinite,chlorite b. Mineral pembentuk batuan seperti feldspar,mika,ortoklas,biotit,muskovit dll yang secara kimkia terbentuk menjadi struktur silikat. c. Mineral pada batuan hasil penguapan yang terbentuk melalui proses kimia seperti salts.Contohnya : sylivitedan carnalite d. Mineral pada alga limestone (limestone berfosil ganggang). 2. Uranium

Ditemukan pada sedimen detrital (shales, conglomerates ,sanstone, dan batuan karbonatan). Ditemukan juga pada mineral tuff dan posfat Secara umum uranium tidak terbentuk secara kimia terhadap batuan dengan kompak (erat) seperti halnya Pottasium,namun mudah lepas bersama komponen sekunder batuan Sebagian besar longgar pada batas butir,retakan(fracture),permukaan dalam(internal surface) sehingga mudah lepas pada saat proses geologi.Hal ini dikarenakan Uranium yang high mobility. Uranium digunakan sebagai indikator lingkungan dan proses pengendapan sedimen. 3. Thorium

Asal mulanya merupakan bagian dari batuan asam dan intermedit.namun berbeda denganUranium,Thorium lebih stabil dan tidak mudah lepas.Thorium dan mineral 12

thorium terdapat pada sedimen sebagai butir detrial.Keduanya bisa stabil pada mineral berat seperti : zircon,thorite,monazite,epidote,dan sphene. Thorium relatif dalam jumlah besar ditemukan pada bauxite dan diantara mineral lempung,dan lebih banyak lagi ditemukan pada kaolinite disbanding glauconites Kandungan atau komposisi dari unsure didalam batuan biasanya dituliskan kedalam bentuk ppm untuk Uranium dan Thorium (1ppm= 10 -8 kg U atau K,untuk 1kg massa batuan) dan kedalam persentase (%) untuk Potassium (1%= 10-2 kg K untuk 1kg massa batuan). Mineral-mineral lempung memiliki perbedaan kadar rasio Th/K.Sifat fisik inti digunakan untuk identifikasi mineral lempung dan ini merupakan dasar dari pengukuran dari spectromagnetik gamma log. Dengan radiasi sinar gamma yang dipancarkan batuan kita bisa menentukan nama dan jenis batuan tersebut.

Pengukuran sinar gamma alami yang dipancarkan formasi.

Radiasi sinar gamma berasal dari atom Uranium (U),Thorium (Th),dan Potassium (K). Karakteristik respon sinar gamma :

Gambar 2.7. Karakteristik Radiasi Sinar Gamma pad Batuan

Unsur radioaktif yang berasal dari pusat bumi akan mendingin dalam batuan sedimen, beku ataupun metamorf. Radioaktivitas pada batuan beku intrusive Jika terintrusi di atas zona subduksi Kandungan U, Th, dan K rendah Jika terintrusi di zona subduksi atau di bawahnya Kandungan U, Th, dan K tinggi.

13

Tabel 2. Tabel Nilai rata-rata kandungan U, Th, dan K dalam Batuan Beku

Tabel 3. Nilai Kandungan Radioaktif pada Daerah Tektonik

14

BAB III METODOLOGI

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Akuisisi data dilakukan pada hari Senin, November 2017 pukul 07.300 - 13.30 WIB di Lapangan Perumahan Tidar, Sukun, Malang, Jawa Timur dengan menggunakan sensor temperatur. Berada pada koordinat S 7 57’ 29,2” - S 7 57’ 29,2” dan E 112 35’ 49” - E 112 35’ 51”.

3.2. Rancangan Penelitian

Gambar 3.1. Desain Survei

3.3. Materi Penelitian Dalam dilakukannya penelitian ini digunakan beberapa materi yang berupa data dan pengolahan data, antara lain: 1. Data yang digunakan, antara lain: •

Temperatur (Celcius)

•

Waktu (Jam ataupun Detik)

•

Data Koordinat (UTM) 15

2. Peralatan yang digunakan pada akuisisi data metode resistivitas antara lain: •

Sensor Temperatur

Gambar 3.2. Sensor Suhu DS18S20

Digunakan sebagai alat pengukur temperatur bawah permukaan dengan prinsip mengubah satuan fisis menjadi satuan digital agar mudah untuk dimonitoring. •

Laptop

Gambar 3.3. Laptop

Digunakan sebagai alat monitoring pengukuran temperatur

16

•

Termometer

Gambar 3.4. Termometer

Sebagai alat pencatat temperatur di permukaan •

Jam

Gambar 3.5. Jam Tangan

Sebagai alat pencatat waktu •

Bor Manual

Gambar 3.6. Bor Manual

Sebagai alat bantu dalam pembuatan lubang pengukuran 17

•

GPS

Gambar 3.7. GPS

Sebagai alat pencatat koordinat •

Payung

Gambar 3.8. Payung

Untuk melindungi alat dari sinar matahari agar tidak terjadi gangguan pada alat atau overheat pada alat. •

Papan Dada

Gambar 3.9. Papan Dada 18

Untuk mempermudah penulisan data pada saat di lapangan •

Alat Tulis

Gambar 3.10. Alat Tulis

Sebagai alat bantu dalam pencatatan hasil pengukuran 3. Perangkat lunak yang digunakan antara lain: •

Microsoft Word

•

Microsoft Excel

•

Software MCMS

•

Surfer

3.4. Langkah Penelitian 3.4.1. Akuisisi Data Sebelum dilakukannya akuisisi data, terlebih dahulu dilakukan survei terhadap lokasi penelitian. Setelah dilakukan survei lapangan, baru dibuat desain survey. Langkah pertama saat akuisisi dilakukan yakni pencatatan titik koordinat. Kemudian titik pengukuran di bor dulu dengan mmenggunakan bor manual atau linggis. Kedalaman lubang secukupnya. Kemudian sensor temperatur, pipa penghubung dan kabel penghubung dirangkai. Rangkaian tersebut terdiri dari dua channel pengukuran. Setelah alat selesai dirangkai, kemudian dimasukkan ke dalam lubang bor. Lalu rangkaian tersebut dihubungkan ke connector yang telah t ersambung ke laptop. Laptop sudah harus terpasang software MCMS. Fungsi software ini adalah sebagai alat bantu dalam monitoring sensor. Pada saat pengambilan data digunakan dua channel. Channel 1 posisinya berada di paling bawah dan channel 2 di atasnya. Pengambilan data diatur

19

setiap 18 detik sekali dan dilakukan selama 30 me nit. Setelah pengambilan data selesai, kemudian dilanjutkan pengolahan data. 3.4.2. Pengolahan Data Proses pengolahan data dilakukan melalui dua tahap, yakni pengolahan menggunakan Microsoft Excel untuk mengetahui flukstuasi panas dan pengolahan menggunakan Surfer untuk mengetahui persebaran temperatur bawah perm ukaan. Pada pengolahan menggunakan excel, semua data titik pengukuran diplot pada grafik dengan sumbu x merupakan waktu pencatatan data dan sumbu y merupakan data temperatur yang tercatat pada channel 1 dan channel 2. Dari plot grafik tersebut dapat diketahui flukstuasi dari panas di bawah permukaan. Data yang dihasilkan berupa grafik flukstuasi temperatur. Pada pengolahan menggunakan surfer, data koordinat yang tercatat diubah menjadi datum UTM. Fungsinya adalah untuk mengetahui luas area dalam satuan meter. Data yang diolah disini merupakan rata-rata temperatur yang tercatat pada tiap channel di masing-masing titik pengukuran. Pertama data di letakkan ke dalam worksheet baru. Kemudian buka plot baru, lalu pilih menu grid. Untuk metode grid yang digunakan adalah kriging. Sumbu x dan sumbu y yang digunakan merupakan lintang dan bujur dalam UTM, sedangkan sumbu z yang digunakan merupakan data temperatur yang tercata pada masing-masing channel. Warna kontur yang dipilih adalah heat, untuk mempermudah melihat persebaran panas. Data yang dihasilkan berupa peta kontur persebaran temperatur. Setelah pengolahan data selesai, kemudian dilanjutkan interpretasi data. 3.4.3. Interpretasi Interpretasi dilakukan dengan cara menganalisa sebaran dari nilai temperatur temperatur bawah permukaan hasil pengolahan. Selain itu grafik perubahan temperatur tiap titik juga dianalisa untuk mengetahui trend perubahan temperatur, lalu dicocokkan dengan literatur dan studi yang ada. Kemudian dibuat penjelasan sebaik mungkin agar mudah untuk dimengerti.

20

3.5. Diagram Alir Penelitian Mulai

Proses Akuisisi

Penentuan Lokasi

Marking Posisi dengan GPS

Pembuatan Lubang

Perangkaian Sensor

Sensor yang telah dirangkai

21

Perekaman Data MCMS 30 menit

Data disimpan berupa tabel

Processing

Pengolahan Data denga Mapsource

Data Channel 1&2, waktu di plot dalam grafik excell

Pengolahan Data dengan Google Earth

Pengolahan Data dengan Surfer

Grafik Fluktuasi Suhu

Data Suhu 2D

Interpretasi 22

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1. Flukstuasi Temperatur

40

) s u i c 30 l e C ( r 20 u t a r e 10 p m e T 0

09.36.00

Channel 1 Channel 2

09.43.12

09.50.24

09.57.36

10.04.48

10.12.00

10.19.12

Waktu (jam)

Gambar 4.1. Grafik Fluktuasi Panas Titik Pengukuran 1

40

) s u i 30 c l e C 20 ( r u t 10 a r e p 0 m10.19.12 e T

Channel 1 Channel 2 10.26.24

10.33.36

10.40.48

10.48.00

10.55.12

11.02.24

11.09.36

Waktu (Jam)

Gambar 4.2. Grafik Fluktuasi Panas Titik Pengukuran 2 40

) s u i 30 c l e C 20 ( r u t 10 a r e p 0 m e 11.24.00 T


11.38.24

11.45.36

11.52.48

12.00.00

Waktu (Jam)


23

40



12.28.48

12.36.00

12.43.12

12.50.24

12.57.36

Waktu (Jam)


Temperatur Permukaaan 40


09.36.00

10.04.48

10.33.36

11.02.24

11.31.12

12.00.00

12.28.48

12.57.36

Waktu (Jam)

Gambar 4.5. Grafik Fluktuasi Panas di Permukaan

Dari hasil pengolahan data di atas, terlihat bahwa temperatur yang tercatat pada channel 1 dan channel 2 memiliki perbedaan. Temperatur yang tercatat pada channel 2 lebih tinggi daripada channel 1. Padahal seharusnya temperatur di bawah permukaan cenderung lebih tinggi daripada di permukaan. Rendahnya temperatur yang tercatat pada channel 1 kemungkinan karena saat proses pembuatan lubang, menggunakan bantuan dari air ataupun kondisi tanah yang masih terbilang basah di bawah permukaan. Air tersebut kemungkinan tidak terserap dengan cepat dan menyebabkan temperatur wilayah yang terkena dampak dari air menjadi turun sehingga menyebabkan waktu yang tercatat pada channel 1 lebih rendah daripada channel 2. Dari grafik hasil pecatatan temperatur di bawah permukaan, terlihat bahwa seluruh titik pengukuruan memiliki trend nilai temperatur yang semakin lama cenderung menurun, meskipun sesekali naik. Sedangkan pada grafik pencatatan temperatur di permukaan, terlihat bahwa memiliki trend nilai temperatur yang semakin lama cenderung meningkat meskipun pada akhirnya menurun. Penurunan suhu di permukaan kemungkinan disebabkan oleh cuaca yang mulai mendung dan akan hujan sehinggan temperatur yang semula meningkat perlahan langsung menurun.

24

4.2.Persebaran Temperatur Bawah Permukaan 4.2.1. Channel 1

Gambar 4.6. Peta Kontur Persebaran Temperatur Bawah Permukaan Channel 1

Dari hasil pengolahan data di atas, terlihat bahwa nilai temperatur yang tercatat pada channel 1 berkisar antara 27,8 hingga 31,4 celcius. Dari data tersebut, temperatur dapat dikelompokkan menjadi zona temperatur tinggi, sedang dan rendah. Zona temperatur rendah berkisar antara 27,8 hingga 29 celcius. Zona temperatur rendah tersebut berada di bagian selatan atau lebih tepatnya barat daya dari peta kontur. Zona temperatur sedang berkisar antara 29 hingga 30 celcius. Zona temperatur sedang tersebut berada di tengah – tengah atau di antara zona temperatur tinggi dan zona temperatur rendah. Zona temperatur tinggi berkisar antara 30 hingga 31,4 celcius. Zona temperatur tinggi tersebut berada di bagian utara dari peta kontur. Dari data temperatur tersebut dapat diasumsikan arah pergerakan panasnya dari arah utara menuju ke arah bar at daya.

25

4.2.2. Channel 2

Gambar 4.7. Peta Kontur Persebaran Temperatur Bawah Permukaan Channel 2

Dari hasil pengolahan data di atas, terlihat bahwa nilai temperatur yang tercatat pada channel 2 berkisar antara 30,6 hingga 33 celcius. Hampir setara dengan zona bertemperatur tinggi pada channel 1. Dari data tersebut, temperatur dapat dikelompokkan menjadi zona temperatur tinggi, sedang dan rendah. Zona temperatur rendah berkisar antara 30,6 hingga 31,5 celcius. Zona temperatur rendah ters ebut berada di bagian selatan atau lebih tepatnya tenggara dari peta kontur. Zona temperatur sedang berkisar antara 31,5 hingga 32 celcius. Zona temperatur sedang tersebut berada di tengah – tengah atau di antara zona temperatur tinggi dan zona temperatur rendah. Zona temperatur tinggi berkisar antara 32 hingga 33 celcius. Zona temperatur tinggi tersebut berada di bagian utara dari peta kontur. Dari data temperatur tersebut dapat diasumsikan arah pergerakan panasnya dari arah utara menuju ke arah tenggara. Arah ini cenderung berbeda atau bahkan agak berlawan arah tujuannya apabila dibandingkan dengan data dari channel 1. Dari perbedaan ini dapat diasumsikan bahwa aliran panas yang mempengaruhi kedua channel tersebut berbeda. Channel 1 dipengaruhi oleh aliran panas 26

atau temperatur di bawah permukaan yang mungkin disebabkan oleh radioaktivitas dari batuan yang sifatnya sangat kecil. Sedangkan channel 2 dipengaruhi oleh aliran panas atau temperatu di permukaan yang mungkin disebabkan oleh perubahan cuaca dan iklim yang tidak menentu.

27

BAB V PENUTUP

2.1.Kesimpulan Dari Laporan ini dapat diketahui bagaimana cara akuisisi data, pengolahan data dan interpretasi dari metode panas dan radioaktivitas bumi. Metode ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi temperatur bawah permukaan. Diketahui bahwa di lokasi penelitian tersebar beragam nilai resistivitas. Dari hasil interpretasi diasumsikan bahwa fluktuasi temperatur di bawah permukaan cenderung turun dan di permukaan cenderung naik. Dari data kontur, diketahui terdapat dua rah pergerakan panas yakni dari utara menuju ke barat daya dan dari utara menuju ke tenggara.

2.2. Saran Sebaiknya dalam proses akuisisi data ditentukan terlebih dahulu target yang ingin dicari dan lokasi penelitian yang sesuai dengan tujuan akuisisi. Sebelum proses pengolahan data, lebih baik diberitahukan masing-masing fungsi dari tiap langkah pengolahan agar mempermudah dalam proses pengolahan data.

28

DAFTAR PUSTAKA

Awaludin, Rohadi. 2001. Radiokalorimetri. Tangerang: Pusat Pengembangan Radioistop dan Radiofarmaka (P2RR), Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN). Elisa. 2012. Radioaktivitas Batuan . Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada Saptadji, Nenny. 2010. Sekilas Tentang Panas Bumi . Bandung: Pusat Studi Geothermal ITB Telford, W.M., Geldart, L.P. dan Sheriff, R.E. 1990. Applied Geophysic 2nd ed . Cambridge: University Press. London.

vi

LAMPIRAN

Lampiran 1: Data Hasil Pengukuran

Titik Pengkuran 1

vii

Titik Pengkuran 2

viii

ix

Titik Pengkuran 3

x

Titik Pengkuran 4

xi

Lampiran 2: Dokumentasi

xii

Laporan Panas Dan Radioaktivitas Bumi

Recommend Documents