March 23, 2016
[EKSPLORASI PANAS BUMI 2016]
Unsur Pembentuk Panas Bumi Hochstein dan Browne (2000) mendefinisikan sistem panas bumi sebagai terminologi umum yang mendiskripsi perpindahan panas secara alami dalam volume tertentu di kerak bumi dimana panas ditransport dari sumber panas ke pelepasan panas. Sistem panas bumi dapat diklasifikasikan berdasarkan geologi, hidrologi dan karakteristik transfer panasnya (Rybach dan Muffler, 1981), salah satunya adalah sistem vulkanik hidrotermal. Sistem ini umumnya terdapat pada daerah gunung api strato aktif ataupun yang tidak aktif. Sistem panas bumi yang terbentuk merupakan proses hidrotermal yang melibatkan tubuh intrusif (plutonik) atau aktivitas magmatik sebagai sumber panas sehingga terjadi perpindahan panas secara konduktif pada batuan sekitarnya dan konvektif pada larutan air panas, baik yang berasal dari magmatik ataupun air meteorik yang meresap melalui daerah resapan. Interaksi antara fluida dengan batuan induk tersebut dapat melarutkan dan membawa unsur-unsur kimia. Proses geologi yang melibatkan aktivitas fluida seperti ini disebut proses hidrotermal, sehingga suatu sistem panas bumi adalah manifestasi dari proses hidrothermal. Persyaratan utama untuk pembentukan sistem panas bumi adalah: Sumber panas (heat source), Fluida panas, Reservoir, Lapisan penudung (cap rock). Untuk memudahkan pola berfikir kita mengenai proses pembentukan panas bumi, dapat diasumsikan seperti ceret yang berisi air dan dipanaskan oleh api, seiring dengan meningkatnya tekanan dan temperatur dalam wadah tersebut maka air akan mengalami perubahan fasa membentuk uap air. Penjelasan tersebut lebih jelas terlihat dalam ilustrasi kartun berikut ini. 1. Sumber Panas Panas dapat berpindah secara konduktif dan konvektif. Perpindahan panas secara konduktif adalah perpindahan panas melalui bahan akibat adanya interaksi atomik/molekul penyusun batuan dalam mantel. Perpindahan panas secara konvektif adalah perpindahan panas yang diikuti oleh perpindahan massa (molekul). Sebagai sumber panas dalam sistem panas bumi pada umumnya berasal dari magma.
March 23, 2016
[EKSPLORASI PANAS BUMI 2016] Magma pada awalnya terbentuk sebagai hasil pelelehan mantel (partial melting), sebagai akibat penurunan titik didih mantel karena adanya infiltrasi H2O dari zona subduksi. Magma dapat terjadi pula karena pelelehan sebagian kerak bumi pada proses penebalan lempeng benua, seperti yang terjadi pada tumbukan antar lempeng benua (collision). Menurut Hochstein dan Muffler (1995). 2. Fluida Panas Bumi Fluida panas bumi merupakan hal yang penting dalam suatu sistem panas bumi. Fluida tersebut berasal dari air permukaan/meteorik yang masuk ke bawah permukaan membentuk sistem kantong fluida/reservoir melalui rekahan maupun ruang antar butiran batuan. Selain itu fluida juga dapat berasal dari batuan dalam bentuk air magmatik (air juvenil). Penentuan jenis fluida panas bumi dilakukan untuk memberikan gambaran tentang tipe sistem panas bumi. Beberapa hal penting yang dianalisis untuk menentukan karakteristik fluida dalam reservoir meliputi pendugaan temperatur reservoir (geotermometer), komposisi kimia fluida, asal-usul fluida, interaksi fluida terhadap batuan serta pencampuran fluida reservoir dengan fluida lain (mixing). Sistem panas bumi dibedakan menjadi dua sistem, yaitu sistem satu fasa dan dua fasa. Pada sistem satu fasa, umumnya kantong fluida/reservoir berisi air panas dengan temperatur 90º – 180ºC dan tidak terjadi pendidihan selama eksploitasi. Sistem dua fasa terdiri dari dua yaitu sistem dominasi uap dan dominasi air. Pada sistem dominasi uap sumur-sumur pengeboran memproduksi uap kering atau uap basah karena rongga-rongga batuan reservoirnya sebagian berisi uap panas seperti pada rekahan-rekahan. Karena jumlah air yang terkandung dalam pori-pori relatif sedikit, maka saturasi air mungkin sama atau sedikit lebih besar dari saturasi air konat/air formasi, sehingga air terperangkap dalam pori-pori batuan dan tidak bergerak. 3. Reservoir Reservoir adalah zone yang tersusun oleh batuan yang memiliki sifat sarang (permeable). Sifat permeabilitas dan porositasnya tinggi, berperan untuk menyimpan fluida yaitu uap dan air panas yang berasal dari hasil pemanasan secara konvektif dan
M. Johan Agung P |
1
March 23, 2016
[EKSPLORASI PANAS BUMI 2016] konduktif dalam suatu sistem hidrotermal. Lapisan reservoir bisa berasal dari batuan klastik atau batuan vulkanik yang telah mengalami rekahan secara kuat Reservoir panas bumi yang produktif harus memiliki porositas dan permeabilitas yang tinggi, ukuran volume cukup besar, suhu tinggi dan kandungan fluida yang cukup. Permeabilitas dihasilkan oleh karakteristik stratigrafi (misal porositas intergranular pada lapilli, atau lapisan bongkah-bongkah lava) dan unsur struktur (misalnya sesar, kekar, dan rekahan). Geometri reservoir hidrotermal di daerah vulkanik merupakan hasil interaksi yang kompleks dari proses vulkano-tektonik aktif antara lain stratigrafi yang lebih tua dan struktur geologi. 4. Batuan Penudung (Cap Rock) Batuan penudung merupakan lapisan batuan yang bersifat kedap atau memiliki permeabilitas rendah. Lapisan ini berfungsi sebagai penutup reservoir untuk mencegah keluar atau bocornya fluida panas bumi dari reservoir. Pada suatu sistem panas bumi, lapisan penudung umumnya tersusun oleh lapisan batuan yang terdiri dari mineral lempung sekunder hasil ubahan (alteration), akibat interaksi fluida dengan batuan yang dilewatinya. Di lingkungan tektonik aktif batuan penudung mengalami deformasi dan membentuk rekahan, tetapi dengan adanya proses kimia yaitu berupa pengendapan mineral sangat membantu dalam menutup rekahan yang terbentuk (self sealing), contohnya pengendapan kalsit dan silika.
Gambar : Ilistrasi Unsur pembentukan Panas Bumi
M. Johan Agung P |
2
