dasar dasar reservoir panas bumi

8/20/2019 dasar dasar reservoir panas bumi

1/101

BAB II

DASAR-DASAR RESERVOIR PANASBUMI

Secara umum lapangan panasbumi terdapat di daerah jalur gunung berapi,

karena sebagai sumber panas dari panasbumi adalah magma. Magma sebagai sumber

panas akan memanasi bahan-bahan pada kerak bumi termasuk juga cairan yang ada di

dalamnya. Reservoir panasbumi biasanya terdapat di daerah gunung api purba ( post

volcanic ). Karena proses post volcanic tersebut menyebabkan dinginnya cairan

magma yang kemudian akan menjadikannya sebagai salah satu komponen reservoir

panasbumi yang disebut sumber panas. kibat dari proses gunung api terbentuklah

sistem panasbumi yang dipengaruhi oleh proses-proses geologi baik yang sedang

berlangsung atau yang telah berlangsung didaerah post-volcanic , sehingga

memungkinkan terbentuknya suatu lapangan panasbumi yang potensial untuk

diproduksikan.

!i dalam reservoir panasbumi, bahan penyusunnya mempunyai struktur dan

karakteristik yang sesuai dengan terbentuknya bumi dan perlu diketahui terbentuknyareservoir panasbumi harus memiliki persyaratan tertentu, yaitu harus tersedia sumber

panas, batuan reservoir, "luida reservoir, dan batuan penudung. Selain syarat-syarat

terbentuknya reservoir panasbumi juga dapat diklasi"ikasikan berdasarkan sumber

panas, jenis "asa "luida, temperature, dan berdasarkan jenis "luida reservoir.

2.1. Genesa Pembentukan Reservo r Panasbum

#enyebaran sumber energi panasbumi terdapat pada daerah jalur gunung

berapi, dimana aspek geologi yang mempengaruhi terbentuknya sumber panasbumi

adalah kegiatan magmatik dan proses pengangkatan. Kegiatan magmatik khususnya

kegunungapian ter$ujud dalam bentuk-bentuk terobosan dan letusan gunung api,

sedangkan proses pengangkatan akan mengakibatkan sesar disepanjang jalur gunung


2/101

api. Kedua proses tersebut mengakibatkan sumber panas pada jalur gunung api

relative dangkal terhadap daerah sekitarnya.

#roses pengangkatan akan menyebabkan daerah yang bersangkutan terangkat

lebih tinggi dari daerah sekitarnya dan akan membentuk sistem pegunungan yang

ber"ungsi sebagai penangkap hujan sehingga peresapan air ke dalam tanah relative

besar dari daerah sekitarnya. Maka daerah tersebut merupakan $adah air tanah

meteoric selama $aktu geologi, yang merupakan sumber air bagi dataran rendah yang

berada di ba$ahnya.

2.1.1. !eor Pembentukan Reservo r Panasbum

#ada dasarnya sistem panasbumi terbentuk dari hasil perpindahan panas dari

sumber panas sekelilingnya yang terjadi secara konduksi maupun secara konveksi.

#erpindahan panas secara konduksi terjadi melalui batuan, sedangkan perpindahan

panas secara konveksi terjadi karena adanya kontak antara air dengan sumber panas.

#erpindahan panas secara konveksi terjadi karena adanya gaya apung (%uoyancy).

Karena adanya kontak dengan sumber panas, air yang bertemperatur lebih tinggi

menjadi lebih ringan dan keadaan ini menyebabkan air yang lebih panas bergerak ke

atas dan yang bersuhu lebih rendah bergerak ke ba$ah, sehingga terjadi sirkulasi air

atau arus konveksi.

#embentukan reservoir panasbumi tidak lepas dari dua proses magmatik dan

pengangkatan yang menyebabkan terbentuknya reservoir panasbumi. Salah satu teori

yang mendukung terbentuknya sistem panasbumi adalah teori tektonik lempeng.

Konsep tektonik lempeng menjelaskan bah$a kulit bumi terdiri dari dua bagian

lempeng tegar yaitu lempeng benua dan lempeng samudra, yang bergerak satu

terhadap lainnya.

&eori tektonik lempeng ini membagi kerak bumi menjadi dua jenis, yaitu

kerak benua dan kerak samudera. !apat dikatakan bah$a bahan yang membentuk

kerak benua terdiri dari batuan yang mengandung unsur silika dan alumina,


3/101

sedangkan kerak samudera terdiri dari batuan yang padat, ber$arna gelap dan banyak

mengandung silika dan magnesium.

Kedua jenis kerak ini membentuk lempeng-lempeng yang berukuran raksasa

yang kemudian disebut dengan lempeng benua dan lempeng samudra, yang dapat

bergeser dia atas mantel bumi. %atasan antara masing-masing lempeng, merupakan

tempat-tempat dimana terdapat daerah-daerah bergempa dan gejala pembentukan

pegunungan. Kerak benua disebut lapisan granites , karena batuan yang membentuk

kerak benua terutama bersi"at granit, sedangkan kerak samudera disebut lapisan

basaltis . %ila dua lempeng tersebut saling bertumbukan, lempeng samudra akan

tertekuk keba$ah dan masuk ke dalam astenos"era melalui jalur bergempa miring(dengan sudut kemiringan beragam). 'alur inilah yang dikenal dengan jalur Benioff,

sedangkan gejala penyusupan lempeng samudra ke ba$ah lempang benua disebut

dengan tumbukan tipe Cordillera . Kadang-kadang lempeng samudra yang bergerak

mendekati lempeng benua tertekuk ke atas sehingga kerak samudra relative berada di

atas kerak benua dan seolah tersesar sungkupan. ejala tumbukan ini dikenal dengan

tipe Tiatian atau Obduction.

Model sistem pergerakan lempeng yang dikenal ada tiga macam berdasarkan

pergerakannya, yaitu pergerakan saling menjauh ( divergen ), pergerakan saling

mendekat ( konvergen ) dan pergerakan yang saling berpasangan. Model pergerakan

yang berbeda akan menghasilkan peristi$a dan lingkungan batas yang berbeda-beda

antara lempeng-lempeng lithosfer tersebut, tergantung pada pergerakan relati" serta

jenis lempeng yang bertumbukan tersebut. !isinilah biasanya terjadi pembentukan

daerah reservoir panasbumi. !isinilah biasanya terjadi pembentukan daerah reservoir

panasbumi seperti pada Gambar 2.1 .

2.1.2. S"arat !erbentukn"a Reservo r Panasbum

!alam pembentukannya, reservoir panasbumi mempunyai empat syarat yang

harus dipenuhi yaitu sumber panas, batuan reservoir, "luida reservoir, dan batuan

penudung. Seperti terlihat pada Gambar 2.2.


4/101

Gambar 2.1Skema S stem !umbukan #em$en%

Da&am Pembentukan Gunun% A$ ' P&utons (an Daera) !ekton k Akt * +,

Gambar 2.2D a%ram Skemat s Mo(e& S stem Panasbum

Pa(a #a$an%an a rak ' Ne /ea&an( +,


5/101

2.1.2.1. Sumber Panas

Sumber panas adalah bagian yang terpenting untuk suatu reservoar panasbumi

(hidrohermal). Karena energi panas dari sumber tersebut akan diserap oleh "luida dan

kemudian diproduksikan sebagai uap.

Sumber panas utama pada lapangan hidrothermal adalah intrusi magma yang

terdapat pada *ona seismik dimana terjadi benturan atau pemisahan antara beberapa

lempeng. Kemungkinan lain dari sumber panas tersebut antara lain +

. Konsentrasi radioakti" lokal yang tinggi pada batuan kerak bumi.

. Reaksi kimia eksothermik.

. #anas gesekan karena perbedaan gerak massa batuan yang saling bergeser pada patahan-patahan geologi.

/. #anas laten yang dilepaskan pada saat pengkristalan atau pemadatan batuan yang

cair.

0. Masuknya gas-gas magmatik yang panas ke dalam a1ui"er melalui rekahan-

rekahan pada bed rock.

%ed rock biasanya adalah bagian utama batuan basaltik kerak bumi dan sangat

tebal ( 2 0 km). 3apisan yang tebal ini menghasilkan tekanan litostatik yang

berakibat batuan menjadi impermeable, terutama pada arah hori*ontal. Meskipun

demikian patahan-patahan vertikal atau hampir vertikal sangat kecil kemungkinannya

bertahan diba$ah pengaruh tekanan gas magmatik dan uap yang sangat besar dan

bergerak ke permukaan dari suatu kedalaman yang cukup besar.

Sumber panas yang lain adalah batuan yang kaya akan mineral radioakti",

dimana panas yang terjadi berasal dari proses pembusukan mineral radioakti"

tersebut. Mineral tersebut se$aktu 4bebas5 mengeluarkan panas sehingga mampu

melelehkan batuan di sekitarnya, dimana dalam perkembangan selanjutnya akan

terbentuk massa magma yang baru. Secara teoritis *at radioakti" akan berkurang pada

kedalaman yang jauh ke dalam bumi. da istilah yang erat hubungannya dengan suhu

dan kedalaman, yaitu landaian panasbumi normal (geothermal gradient) merupakan


6/101

istilah yang digunakan untuk menerangkan bertambah besarnya suhu apabila kita

turun hingga kedalaman tertentu, yaitu o 6 77 m.

dapun variasi derajat suhu bumi ini disebabkan oleh kondisi batuan, proses

hidrokimia batuan (memberikan panas yang cukup tinggi), kondisi geologi

(terbentuknya batuan di daerah lipatan akan tinggi), kerja air tanah, karja air

permukaan, dan konsentrasi mineral radioakti".

!i ba$ah kerak bumi pada tekanan normal batuan akan meleleh. Sedangkan

bila tekanan yang diterima lebih tinggi lagi ( 777 2 /777 atm) batuan akan

mencapai kondisi padat kenyal.

Secara teoritis, kearah inti bumi derajat panas akan meningkat hinggamencapai 8 .797 76 yang menyebabkan semua unsur dalam inti bumi akan mencair.

&etapi suhu di perut bumi tidak lebih dari 077 o 2 /777 o6, dengan tekanan /, 9 juta

atmos"ir, sehingga substansi inti bumi dan selubung berada dalam kondisi laten (padat

kenyal).

%atuan pamanas akan ber"ungsi sebagai trans"er pemanasan air yang dapat

berujut terobosan granit maupun bentuk-bentuk batolit (sebagai media panas).

2.1.2.2. Batuan Reservo r

%atuan reservoir adalah batuan yang mempunyai si"at porous dan permeable

yang sangat baik sehingga dapat menyimpan dan meloloskan air atau uap yang

merupakan "luida reservoir pada gradient tekanan tertentu. Selain itu si"at "isik batuan

reservoir yang dapat menjadi batuan reservoir lainnya adalah konduktivitas panas,

yaitu kemampuan untuk menghantarkan panas dari sumber panas. #ada sistem

panasbumi, sebagian besar batuan reservoir adalah batuan beku atau metamor". #ada

kedua jenis batuan yang telah disebutkan di atas, porositas batuan reservoirnya adalah

rekahan-rekahan yang biasa disebut sebagai porositas sekunder. Selain batuan beku

dan metamor", yang dapat ber"ungsi sebagai batuan reservoir adalah batuan sedimen

piroklastik, karena si"atnya yang mempunyai kemampuan untuk menyimpan "luida


7/101

panasbumi. %atuan ini dihasilkan oleh serangkaian proses yang berkaitan dengan

letusan gunung api.

%ahan lepas gunung api (pyroclastic-pyroclast + Schimdt, 8: ) dihasilkan

oleh serangkaian proses yang berkaitan dengan letusan gunung api. ;stilah lain yang

sering dijumpai adalah bahan hamburan (ejecta), yang merupakan keratin batuan

yang dikeluarkan pada saat terjadinya letusan gunung api. !an berdasarkan asal

mulanya bahan hamburan dibedakan menjadi bahan juvenile (essential, connate,

juvenil), bahan tambahan (accessories) dan bahan asing (accidential).

%ahan juvenile adalah bahan yang dikeluarkan dari magma terdiri dari

padatan atau partikel tertekan dari suatu cairan yang mendingin dan kristal (pyrogeniccrystal), bahan tambahan adalah bahan yang berasal dari letupan sebelumnya pada

gunung api yang sama (gunung api tua) sedangkan bahan asing merupakan bahan

hamburan yang berasal dari batuan non-gunung api atau batuan dasar, sehingga

mempunyai komposisi beragam.

Seperti halnya lava pengendapan bahan lepas gunung api terdapat di darat

maupun di laut. %ahan lepas gunung api yang jatuh ke dalam cekungan pengendapan,

dimana saat itu sedang terjadi pengendapan normal, maka kemungkinan besar bahan

lepas tersebut akan bercampur dengan lempung, lanau, pasir, kerikil. %atuan yang

terbentuk akibat proses demikian disebut dengan sedimen abuan (ashy sediment)

apabila belum mengalami pengompakan atau batuan sedimen tu"ran, apabila telah

mengalami pembatuan pengompakan sehingga dikenal dengan lempung tu"ran, pasir

tu"ran dan kerikil tu"ran.

#ercampuran piroklastik dengan sedimen dapat pula terjadi karena proses

erosi dan pengendapan kembali.


8/101

pasir gunungapian (volcanic sandstone), konglomerat gunungapian (volcanic

conglomerate) dan sebagainya.

2.1.2.0. &u (a Reservo r

>luida reservoir pada reservoir panasbumi adalah air, yang digunakan untuk

memindahkan panas kepermukaan. >luida reservoir panasbumi tersebut dapat berupa

air hujan atau air tanah meteoric.

'enis-jenis air yang berperan sebagai "luida reservoir panasbumi menurut

$hite ( 80?),dibedakan menjadi +

- ir 'uvenil ( Juvenile water ) merupakan air baru yang berasal dari magma batuanutama dan yang sebelumnya bukan merupakan bagian dari sistem biosfera .

- ir magmatik ( magmatic water ) merupakan air yang berasal dari magma saat

magma menggabungkan air meteorik dari sirkulasi yang dalam atau air dari

bahan-bahan material-material pengendapan.

- ir meteorik ( meteorik water ) merupakan air yang terakhir terlihat dalam

sirkulasi atmos"er.

- ir purba ( connate water ) merupakan air "osil yang telah keluar dari hubungan

dengan atmos"er untuk periode geologi yang panjang. ir tertutup oleh "ormasi

batuan yang dalam.

- ir metamor"is ( metamorfic water ) merupakan perubahan khusus dari air purba

yang berasal dari mineral hydrous selama rekristalisasi untuk mengurangi mineral

hydrous selama proses perubahan bentuk.

2.1.2. . Batuan Penu(un% 34a$ Ro5k,

%atuan penudung dalam reservoir panasbumi adalah batuan impermeable

yang ber"ungsi sebagai penahan keluarnya panas "luida ke atmos"er dan

mempertahankan temperatur dan tekanan reservoir, sehingga "luida yang berada di

ba$ahnya mengalami sirkulasi secara konveksi karena air yang mendidih bergerak ke

atas dan melepaskan uap. @ap yang bergerak ke atas akan lebih jauh dari sumber


9/101


10/101

2.2.1. Strat %ra*

Stratigra"i adalah cabang ilmu geologi yang mempelajari tentang si"at-si"at

lapisan, distribusi kehidupan ("osil), yang akan selalu berbeda dengan lapisan yang di

atasnya. !i dalam penyelidikan stratigra"i ada tiga unsur penting pembentuk

stratigra"i yang perlu diketahui, yaitu unsur batuan, perlapisan dan struktur sedimen.

. @nsur %atuan

Suatu hal yang penting didalam unsur batuan adalah pengenalan dan pemerian

litologi. Seperti diketahui bah$a volume bumi diisi oleh batuan sedimen 0 A dan

batuan non-sedimen 80 A. &etapi dalam penyebaran batuan, batuan sedimen

mencapai ?0 A dan batuan non-sedimen 0 A. @nsur batuan terpenting pembentuk stratigra"i yaitu sedimen dimana si"at batuan sedimen yang berlapis-

lapis memberi arti kronologis dari lapisan yang ada tentang urut-urutan perlapisan

ditinjau dari kejadian dan $aktu pengendapannya maupun umur setiap lapisan.

!engan adanya ciri batuan yang menyusun lapisan batuan sedimen, maka dapat

dipermudah pemeriannya, pengaturannya, hubungan lapisan batuan yang satu

dengan yang lainnya, yang dibatasi oleh penyebaran ciri satuan stratigra"i yang

saling berhimpit, bahkan dapat berpotongan dengan yang lainnya

. @nsur #erlapisan

@nsur perlapisan merupakan si"at utama dari batuan sedimen yang

memperlihatkan bidang-bidang sejajar yang diakibatkan oleh proses-proses

sedimetasi. Mengingat bah$a perlapisan batuan sedimen dibentuk oleh suatu

proses pengendapan pada suatu lingkungan pengendapan tertentu, maka Beimer

berpendapat bah$a prinsip penyebaran batuan sedimen tergantung pada proses

pertumbuhaan lateral yang didasarkan pada kenyataan, yaitu bah$a +

) kumulasi batuan pada umumnya searah dengan aliran media transport,

sehingga kemiringan endapan mengakibatkan terjadinya perlapisan selang

tindih (overlap) yang dibentuk karena tidak seragamnya massa yang

diendapkannya.


11/101

) =ndapan di atas suatu sedimen pada umumnya cenderung membentuk sudut

terhadap lapisan sedimentasi di ba$ahnya.

. %idang #erlapisan

Merupakan bidang yang di$ujudkan dari kenampakan suatu mineral tertentu,

besar butir dan bidang sentuhan yang tajam antara dua lithologi yang berbeda.

Suatu bidang yang bersedimentasikan sesuai bidang kesamaan $aktu disebut

4isochron surface 5. 3apisan merupakan stratigra"i yang terkecil dengan ketebalan

beberapa milimeter sampai dengan puluhan meter terdiri dari satu macam batuan

yang homogen, dibatasi bagian atas dan ba$ah oleh bidang perlapisan secara tajam

atau secara berangsur.#ada daerah vulkanik, pembentukan strartigra"i juga dikontrol oleh proses

sedimentasi yang terjadi jutaan tahun yang lampau. #ada daerah vulkanik ini

reservoir panasbumi terbentuk akibat proses sedimentasi hasil letusan gunung api.

#erlapisan batuan pada lapangan panasbumi secara umum merupakan endapan

terulang yang terdiri dari porfiritik andesitan dengan hasil piroklastik , tuffa lapili dan

beberapa lapisan breksi. Stratigra"i daerah vulkanik disusun berdasarkan satuan

lithologi ( lithostratigrafi ) dengan mengadakan korelasi dari sumur-sumur yang ada.

2.2.2. Struktur Geo&o%

!alam pengamatan struktur kulit bumi untuk mendapatkan data struktur

perlapisan sangat bergantung pada pengetahuan geologi struktur. eologi struktur

dide"inisikan sebagai studi yang membahas bangunan atau arsitektur kulit bumi dan

gejala yang menyebabkan terjadinya perubahan pada kulit bumi.

!alam mempelajari struktur geologi, terdapat beberapa masalah antara lain

kondisi "isik yang mempengaruhi pembentukan serta bagaimana mekanismenya. 'adi

inti dari geologi struktur adalah de"ormasi dari bumi, apa yang menyebabkan, serta

apa akibatnya.

#embentukan struktur kulit bumi dipengaruhi oleh tekanan dan temperature

pada saat pembentukan serta distribusi gaya yang menyebabkan terjadinya bentuk


12/101

akhir (akan mempengaruhi hasilnya). #ada umumnya gaya yang menyebabkan

bentuk struktur adalah gaya-gaya compression, tension, couple dan torsion , sehingga

dapat terjadi tiga "ase atau perubahan.

Struktur batuan adalah bentuk dan kedudukan yang dilihat di lapangan

sekarang. Cal ini merupakan hasil dari proses, yaitu +

. #roses pembentukan batuan, dimana saat itu akan dibentuk struktur-struktur

primer.

. #roses yang bekerja kemudian, berupa de"ormasi mekanis maupun pengubahan

kimia$i batuan setelah batuan terbentuk.

Struktur primer yang terbentuk pada batuan beku berupa struktur aliran ( flow structure ) yang sering dijumpai pada lava. da beberapa hal yang dapat digunakan

untuk menentukan bentuk struktur geologi pada kulit bumi +

a. Melihat langsung di lapangan

b. Melakukan pengeboran pada beberapa tempat kemudian dilakukan korelasi

dan interpretasi

c. !engan metode geo"isika.

Struktur sekunder sangat penting untuk di pelajari berhubungan dengan

struktur geologi lapangan panasbumi. #ada daerah vulkanik ada beberapa struktur

yang biasa terjadi selama dan sesudah erupsi gunung api, diantaranya adalah struktur

amblesan. Struktur ini sebagai akibat pengaruh kegiatan magmatik dan semi-

magmatik , dengan atau tanpa pengaruh sesar. Struktur amblesan meliputi ka$ah,

kaldera , graben serta struktur yang terjadi secara lateral yaitu lipatan dan sesar.

1. 6a a)

Ka$ah merupakan bentuk negati" yang terjadi karena kegiatan gunung api.

%erdasarkan asal mulanya, ka$ah dapat dibedakan menjadi ka$ah letusan dan ka$ah

runtuhan. Sedangkan berdasarkan letaknya terhadap pusat kegiatan dikelompokkan

ka$ah kepundan dan ka$ah samping. #engisian ka$ah oleh air hujan akan

menyebabkan terbentuknya danau ka$ah. 3etusan gunung api yang mempunyai

danau ka$ah akan menyebabkan terjadinya lahar letusan yang bersuhu tinggi.


13/101

2. 6a&(era

@kuran kaldera lebih besar dari ka$ah meskipun tidak ada batasan ukuran

yang membedakan sehigga mempunyai ukuran berapa ka$ah dapat disebut sebagai

kaldera. Menurut C. Billiam ( 8/?) kaldera merupakan bentuk lekukan gunung

berapi yang sangat besar bergaris tengah beberapa kilometer dan berbentuk

membulat. ;a mengklasi"ikasikan kaldera menjadi beberapa jenis berdasarkan proses

yang membentuknya, yaitu +

a. Kaldera 3etusan

Daitu kaldera yang disebabkan oleh letusan gunung api yang sangat kuat,

menghancurkan bagian puncak kerucut dan menyemburkan massa batuan dalam jumlah yang sangat besar. &ermasuk dalam jenis ini adalah kaldera %adai-San di

'epang dan &ara$era di Ee$ Fealand.

b. Kaldera Runtuhan

Kaldera yang disebabkan letusan yang berjalan cepat memuntahkan batuan apung

dalam jumlah banyak, sehingga menyebabkan runtuhnya bagian puncak gunung

api. Kebanyakan kaldera terbentuk melalui proses ini. Gambar 2.0 .

memperlihatkan kejadian kaldera akibat runtuhan setelah letusan gunung api.

c. Kaldera =rosi

&erjadinya disebabkan oleh erosi pada bagian puncak kerucut, dimana erosi yang

berkepanjangan akan mampu mengikis bagian puncak gunung api. Gan %emmelen

( 8 8) membuat hipotesis pembentukan kaldera, ia mencirikan, untuk menentukan

suatu kaldera diperlukan peletusan tipe peret yang sangat keras. !an letak dari

sumur magma tidak perlu dalam tetapi cenderung mempunyai dapur magma yang

sangat dangkal. as yang sangat berlimpah di dalam magma akan mengubah

magma menjadi magma yang sangat halus. Selama terjadi peletusan, permukaan

magma akan turun hingga dapur magma, dan terjadi perluasan garis tengah

diameter.


14/101

!iameter yang melebar ke arah ba$ah akan menyebabkan kekosongan dapur

magma, sebagai akibatnya akan terjadi penurunan atap dari dapur magma dan

akhirnya terbentuk kaldera.

Gambar 2.0Proses Da&am Pembentukan Suatu 6a&(era +,

0. Graben (an 7orst

raben adalah struktur runtuhan yang berdinding lurus yang terjadi di bagian

puncak atau kerucut lereng gunung api. 6elah gunung api (volcanic "issure through)


15/101

adalah bentuk lekukan memanjang akibat pencelahan pada tubuh gunung api, terjadi

karena pelengseran salah satu sisi bongkah akibat terobosan tekanan magma atau

pembebanan bahan kerucut yang berlebihan di atas suatu lapisan yang lemah.

3ekukan tektonik gunung api (major volcano tectonic depression) adalah

suatu lekukan yang sangat besar berbentuk memanjang, dipengaruhi oleh proses serta

pembentukan gunung api. #embentukannya dita"sirkan berkaitan dengan

pengembusan besar-besaran batu apung saat terjadi letusan, hingga mencapai dataran

tinggi yang mempunyai landasan "ondasi lemah.

#ada suatu saat akan melengser dan berkumpul pada kaki gunung api dan

membentuk pola kipas alluvial , maka terbentuklah apa yang dinamakan 4 !ector "raben 5. Sedangkan horst merupakan struktur tonjolan yang dibatasi sesar normal

parallel. &erbentuk ketika bidang tonjolan bergerak relati" ke atas terhadap bidang

hanging wall . Seperti terlihat pada Gambar 2. (an %ambar 2.+.

Gambar 2.Struktur Grabben (an 7orst 12,


16/101

Gambar 2.+Proses Pembentukan Graben +,

. 6ekar

Kekar termasuk dalam struktur sekunder. Kekar merupakan suatu rekahan

dalam batuan yang terjadi karena rekahan atau tarikan yang disebabkan oleh gaya

yang bekerja dalam kerak bumi atau pengurangan dan hilangnya tekanan dengan

pergeseran dianggap tidak ada.

Kekar merupakan struktur batuan yang paling banyak dijumpai dan

pembentukannya tidak mengenal $aktu. Kekar dapat diklasi"ikasikan berdasarkan

bentuk, ukuran, dan cara terjadinya.


17/101

. %erdasarkan %entuknya

• Kekar Sistematik + selalu dijumpai berpasangan yang merupakan satu set,

arahnya saling sejajar.

• Kekar tak Sistematik + dapat saling bertemu dan tidak saling memotong kekar

lainnya.

. %erdasarkan @kurannya

• #icro Joint , ukurannya inchi (hanya dapat dilihat dengan mikroskop).

• #a$or Joint , ukurannya dapat dilihat pada contoh setangan ( hand specimen ).

• #aster Joint , ukurannya kurang lebih 77 "t, hanya dapat dilihat melalui "oto

udara.

. %erdasarkan 6ara &erjadinya

• !hear Joint , kekar yang terjadi akibat tekanan

• Tension Joint , kekar pada batuan yang terjadi akibat tarikan

• %elease Joint , kekar pada batuan yang terjadi akibat pengurangan hilangnya

tekanan.

danya kekar joint dapat mencirikan lapangan panasbumi yang diakibatkan

oleh adanya tekanan dan proses lainnya selama terjadi gunung berapi. @kuran kekar

pada umumnya sangat besar bisa mencapai ratusan meter, yang merupakan sumber

panasbumi.

+. Sesar

Sesar adalah rekahan2rekahan dalam kulit bumi, yang mengalami pergeseran

dan arahnya sejajar dengan bidang rekahannya satu terhadap yang lainnya.

#ergeserannya dapat berkisar dari antara beberapa meter hingga mencapai ratusan

kilometer. Sesar merupakan jalur lemah yang lebih banyak terjadi pada lapisan yang

keras (untuk lapangan panasbumi) dan rapuh. %ahan yang hancur pada jalur sesar

akibat pergeseran, dapat berkisar dari gauge (suatu bahan yang halus lumat akibat

gesekan) sampai breksi sesar, yang mempunyai ketebalan antara beberapa sentimeter


18/101

hingga ratusan meter. Gambar 2.8 memperlihatkan skema struktur sesar dan tipe

sesar. !alam sesar terdapat beberapa bagian, diantaranya +

. &angging 'all (atap), adalah bongkah yang terdapat di bagian atas bidang sesar.

(. )oot 'all (alas), adalah bongkah patahan yang berada di bagian ba$ah bidang

sesar.

. Bidang !esar , adalah bidang yang terbentuk akibat ada rekahan yang mengalami

pergeseran.

Gambar 2.8 Skema Struktur Sesar Dan ! $e Sesar 12,

!itinjau dari kedudukan sesar terhadap struktur batuan disekitarnya sesar

dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu +


19/101

. !trike )ault , yaitu sesar yang arah jurusnya sejajar dengan jurus batuan

disekitarnya.

. *ip )ault , yaitu jurus sesar yang sejajar dengan kemiringan lapisan batuan

disekitarnya.

. +ongitudinal )ault , yaitu arah sesar parallel sejajar dengan arah utama dari struktur

regional.

/. !iagonal atau Obli ue )ault , yaitu sesar yang memotong struktur batuan di

sekitarnya.

0. Transverse )ault , yaitu sesar yang memotong tegak lurus atau miring terhadap

struktur regional, dijumpai pada struktur daerah yang terlipat, memotongsumbu poros terhadap antiklin . Seperti terlihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.96&as * kas Sesar ber(asarkan ke(u(ukan Struktur Batuan 1:,


20/101

3ongitudinal "ault dan transverse "ault hanya dapat diterapkan pada keadaan

yang lebih luas (regional sense), apabila ditinjau dari genesanya pergeseran dapat

digolongkan menjadi +

. Sesar Eormal Sesar %iasa Sesar &urun

Merupakan gejala pergeseran dimana hanging $all bergerak relative turun

terhadap "oot $all. %erdasarkan susunan poros utama tegasannya menunjukan arah

tegasan terbesar adalah vertical. aya geologi yang mempunyai arah demikian

adalah gaya berat, oleh karena itu suatu sesar yang nyata-nyata mempunyai si"at

seperti ini dikenal dengan gra"ity "ault. Sesar normal ini juga sering dijumpai pada

daerah vulkanik, dimana gaya yang sering dijumpai adalah gaya endogen dan gayagravitasi.

. Sesar Eaik (Reverse >ault &hrust)

Suatu sesar dimana hanging $all relative naik terhadap "oot $allnya. %erdasarkan

kemiringannya (dip), sesar naik dapat dibedakan menjadi tiga jenis +

a. Reverse >ault, adalah sesar naik dimana bidang sesarnya punya kemiringan

lebih dari /0H.

b. &hrust >ault, adalah sesar naik yang mempunyai bidang kemiringan kurang dari

/0H dimana pergeseran lateralnya lebih menonjol dibandingkan pergeseran

vertikalnya.

c. ault, adalah sesar naik yang mempunyai kemiringan bidang sesar

(dip) kurang dari 7H.

. Sesar !atar Strike Slip >ault

Suatu jenis pergeseran dimana gerakan yang dominant adalah "erakan hori*ontal.

Cal ini bah$a yang disebut sebagai sesar mendatar, dalam jumlah yang terbatas

masih juga mempunyai komponen pergeseran meskipun sangat kecil.

kibat dari gerakan-gerakan yang berasal dari dalam bumi (endogen) maka

struktur-struktur yang ada pada *one panasbumi sangat berpengaruh terhadap

keadaan reservoirnya. Seperti diketahui bah$a reservoir panasbumi memerlukan

kualitas struktur yang baik untuk dapat menyimpan air "ormasi yang selanjutnya akan


21/101

terpanasi oleh batuan pemanas di ba$ahnya. Struktur yang mempunyai kualitas

sebagai *one reservoir panasbumi antara lain kaldera, ka$ah, sesar dan graben.

2.2.0. A&teras 3uba)an, 7"(rot)erma&

>luida dan batuan reservoir dalam suatu sistem panasbumi saling berinteraksi,

sehingga mengakibatkan terjadinya perubahan komposisi "asa padat atau komposisi

"asa cair. #erubahan komposisi ini merupakan hasil nyata dari proses reaksi kimia$i.

6iri-ciri dan kelimpahan mineral hydrothermal yang terbentuk selama

interaksi "luida dan batuan tergantung pada beberapa "actor, khususnya temperature,

komposisi "luida, ketersediaan "luida (permeabilitas) dan adanya pendidihan. da beberapa de"inisi dari ahli mengenai alterasi , antara lain +

. #erubahan komposisi mineralogi dari suatu batuan karena aktivitas hidrothermal

(6ourty, 8/0).

. !ipakai dalam klasi"ikasi pada "asa metamor"osa yang bersi"at lokal ('im, 809).

. !imaksudkan sebagai gejala ubahan pada batuan dan mineral sekunder

( supergene ) seperti + replacement , oksidasi dan hidrasi.

'enis-jenis mineral yang terbentuk selama "luida dan batuan berinteraksi

sangat tergantung dari beberapa "aktor, yaitu +

• #erubahan &emperatur

• #erubahan &ekanan

• Komponen >luida

• Komposisi %atuan

• 3aju liran ir dan @ap

• #ermeabilitas %atuan

• Konsentrasi 6< dan C S dalam "luida mempunyai pangaruh yang terpenting

pada tiap mineralogi sekunder

• sal usul terjadinya pemanasan


22/101

lterasi hydrothermal dapat dibedakan menjadi beberapa kelompok

berdasarkan +

. lterasi yang menghasilkan mineral tunggal antara lain +a. lbitisasi

a. lterasi yang dihasilkan dari perubahan mineral lain terutama K "eldspar oleh

larutan yang kaya Ea.

b. lunitisasi

!ijumpai pada batuan beku berbutir halus yang terdapat disekeliling vein

epithermal , dihasilkan oleh aktivitas air yang bersi"at sul"at.

c. rgilitisasi%iasa ditemukan pada batuan samping dari vein dimana cairan pembentuk akan

mengubah mineral "eldspar menjadi lempung

d. Karbonitisasi

!ihasilkan oleh intrusi atau pembentukan mineral karbonat setempat.

e. 6hloritisasi

Mineral sebelumnya, umumnya mineral lluminous )erromagnesian !ilicate

". =pidotisasi

#erubahan mineral lluminous )erromagnesian !ilicate menjadi epidot

terdapat pada chlorite.

g. Silisi"ikasi

!ihasilkan oleh introduksi silica dari larutan magmatic akhir.

h. #iritisasi

Suatu perubahan mineral )erromagnesian menjadi #irit.

. lterasi yang menghasilkan mineral sekunder, antara lain +

a. Sausiritisasi

#erubahan dari Ca- lagioklas menjadi mineral lbite atau Oligoklas , pidot ,

/alsit , !erisit dan mineral 0eolit .

b. #ropilitisasi


23/101

lterasi dicirikan oleh introduksi dan pembentukan setempat mineral /arbon ,

!ilika , Chlorite , !ulfida dan pidote .

&erdapat beberapa tipe alterasi secara hydrothermal, menurut Cochtein adalah

sebagai berikut +

. lterasi 3angsung (#engendapan)

'enis alterasi ini merupakan jenis yang paling umum, dan banyak mineral

hydrothermal yang ditemukan di lapangan panasbumi dapat terendapkan secara

langsung dari larutan. gar bisa terbentuk secara langsung diperlukan batuan

reservoir yang mengandung saluran yang menyebabkan "luida mengendap dapat

bergerak. Saluran itu dapat berupa kekar, sesar, retakan hidolik, ketidakselarasan, poridan bentuk permeable lainnya.

. lterasi %eplacement (#enggantian)

Kebanyakan batuan mengandung mineral utama yang tidak stabil. Mineral ini

memiliki kecendrungan untuk digantikan dengan mineral yang stabil pada kondisi

yang baru. Kecepatan penggantian sangat bervariasi dan tergantung pada

permeabilitasnya. !abe& II-1 . memperlihatkan penggantian relati" dari mineral primer

pada sistem hidrothermal , serta !abe& II-2 . memperlihatkan produk penggantinya.

!abe& II-1! $e Pro(uk Pen%%ant M nera& Pr mer karena A&teras 7 (rot)erma& ,


24/101

!abe& II-2Pen%%ant Re&at * M nera& Pr mer $a(a S stem 7 (rot)erma& ,

. lterasi +eaching (#elepasan)


25/101

#roses ini berlangsung di batas lapangan panasbumi, sehingga tidak umum

terlihat dalam core atau cutting yang diambil. #roses ini menyebabkan uap kondensat

terasamkan secara oksidasi dari gas C S, menghancurkan batuan yang memiliki

mineral pengganti ( attacks rock ) yang melarutkan mineral primer tanpa mengganggu

lubang-lubang

#ada daerah yang dipengaruhi oleh aktivitas hidrothermal , hasil alterasi

batuan diharapkan memberikan in"ormasi kondisi "isik dan kimia selama proses

alterasi berlangsung. Keadaan ini dicerminkan oleh asosiasi mineral sekunder yang

terbentuk. Cayashi ( 89:), mengelompokkan proses alterasi berdasarkan mineral

sekunder juga gambaran "isik dan kimi$i selama proses berlangsung, hal ini dapatdilihat pada !abe& II- 0 .

!ab&e II-0Gambaran S *at s k (an 6 m a Pa(a Proses A&teras 11,

Casil studi resistivity melalui alterasi hidrothermal (Cochstein dan Sharms, 8: )

mengelompokkan alterasi hidrothermal berdasarkan perubahan "isik pada core dan

cutting untuk mengetahui tingkat alterasi, antara lain +

. 1ery +ow atau unalter + batuan belum teralterasi dan masih fresh

. +ow + 7 2 /7 A

. #edium + /7 - 97 A

/. &igh + 97 - :7 A

0. 1ery &igh + :7 2 77 A


26/101

%atuan reservoir yang mengalami alterasi akan mengalami perubahan "isik,

seperti +

. !ensitas

#engendapan mineral secara langsung dan solution menjadikan batuan

reservoir akan meningkat densitasnya, sedangkan proses pelepasan akan mengurangi

densitas. Silici"ikasi dari suatu breksi permukaan yang sangat porus misalnya dapat

menaikan densitas dari . sampai .90 (I 777 kg m ). #ertambahan densitas batuan

reservoir paling besar pada batuan porus dan sangat jarang pada batuan yang

mempunyai porositas primer kurang dari 0 A. %ila alterasi hydrothermal berlangsung

dengan pelepasan mineral dalam batuan yang mempunyai porositas rendah, perubahan densitas batuan sangat sulit diestimasi, dimana densitas batuan baru, akan

bergantung pada densitas relative dan kelimpahan dari mineral yang berubah dan

mineral ubahan.

. #orositas dan #ermeabilitas

#roses pelepasan akan mengurangi porositas, sedang e"ek terhadap

permeabilitas hanya perubahan kecil, teratur dan kontinyu. #enurunan permeabilitas

lebih cepat karena banyak dan cepatnya proses pengendapan mineral pada proses

pelepasan.

. Si"at Magnetis

#ada sebagian lapangan pansbumi kedua mineral ( magnetite dan

titomagnetite ) cepat berubah menjadi mineral non-magnetis seperti pyrite dan

hematite , ini menyebabkan batuan reservoir menjadi 4 de-magnetised 5 seperti

ditunjukkan Cochstein dan Cunt, 8?7. Survei-survei magnetometer adalah metode

terbaik untuk menentukan lokasi dan batas areal geothermal , tetapi metode ini sangat

sulit diterapkan dilapangan.

/. Resistivitas

Konduktivitas batuan dalam reservoir geothermal sangat terpengaruh bukan

hanya dari konsentrasi elektrolit dari air panas yang terkandung, tetapi juga oleh

jumlah relative lempung kondukti" dan adanya mineral *eolit dalam matrik batuan.


27/101

Mineral lempung yang umumnya terdiri dari kaolin, 6hlorit, ilit, 6a-momtmorilonit.

Karena lempung merupakan mineral hidroksil, pembentukannya tergantung

temperature dan pengamatan serta percobaan memperlihatkan bah$a komposisi

"luida, pC, juga memainkan peranan penting pada genesanya.

2.0. 6arakter st k Batuan Reservo r Panasbum

Karakteristik batuan reservoir panasbumi sangat penting dipelajari karena

akan mendukung dalam suatu eksplorasi maupun pengembangan sumur-sumur

panasbumi. !an umumnya batuan yang berada dalam reservoir tersebut dipengaruhi

oleh aspek-aspek kejadian alam dan geologi sebelumnya. Karakteristik batuanreservoir meliputi jenis batuan, komposisi kimia batuan reservoir dan si"at "isik

batuan reservoir panasbumi.

2.0.1. ;en s Batuan Reservo r Panasbum

%atuan merupakan bahan pembentuk kerak bumi, sehingga mengenal macam-

macam dan si"at batuan adalah sangat penting. %atuan dide"inisikan sebagai semua

bahan yang menyusun kerak bumi secara genesa, dan merupakan suatu agregat

(kumpulan) mineral-mineral yang telah menghablur (mengeras).

%atuan di alam secara genesa dapat dikelompokkan dalam tiga jenis batuan +

batuan beku, batuan sedimen, dan batuan metamor". Ketiga kelompok batuan tersebut

memungkinkan untuk menjadi batuan reservoir didalam sistem panasbumi.

!alam sejarah pembentukannya ketiga kelompok batuan tersebut saling

berhubungan, dimana ketiganya terbentuk secara berurutan. %atuan beku terbentuk

akibat pembekuan magma atau lava. %atuan sedimen terbentuk akibat pengendapan

rombakan dari batuan beku yang telah mengalami proses pelapukan, pengikisan, dan

pengangkutan. Sedangkan batuan metamor" berasal dari batuan sedimen yang telah

mengalami proses metamor"ose.

#ada umumnya batuan reservoir yang sering dijumpai di lapangan-lapangan

panasbumi berupa batuan beku kristalin, batuan metamor", dan batuan debu vulkanik


28/101

cair, namun menelaah jenis batuan lain seperti batuan sedimen tetap diperlukan dan

berguna untuk studi geologi selanjutnya. Gambar 2.< memperlihatkan siklus batuan

reservoir.

2.0.1.1. Batuan Beku

%atuan beku atau igneous rock adalah batuan yang terbentuk dari proses

pembekuan magma di ba$ah permukaan bumi atau hasil pembekuan lava di

permukaan bumi.

Menurut para ahli seperti &urner dan Gerhoogen ( 897), >. > roun ( 8/?),

&akeda ( 8?7), magma dide"inisikan sebagai cairan silikat kental yang pijar terbentuk secara alamiah, bertemperatur tinggi antara .077 2 .077 76 dan bersi"at mobile

(dapat bergerak) serta terdapat pada kerak bumi bagian ba$ah.


29/101

Gambar 2.<S k&us Batuan 12,

!alam magma tersebut terdapat beberapa bahan yang larut, bersi"at volatile

(air, 6< , chlorine, "luorine, iron, sulphur, dan lain-lain) yang merupakan penyebab

mobilitas magma, dan non-volatile (non-gas) yang merupakan pembentuk mineral

yang la*im dijumpai dalam batuan beku.

#ada saat magma mengalami penurunan suhu akibat perjalanan ke permukaan

bumi, maka mineral-mineral akan terbentuk. #eristi$a tersebut dikenal dengan

peristi$a penghabluran. %erdasarkan penghabluran mineral-mineral silikat (magma),oleh E3. %o$en disusun suatu seri yang dikenal dengan nama Bowen2s %eaction

!eries . Seperti terlihat pada Gambar 2. 8

Gambar 2.:Skema Bo ens Rea5t on Ser es 12,


30/101

!ari diagram di atas, sebelah kiri me$akili mineral-mineral ma"ik, dan yang

pertama kali terbentuk adalah olivin pada temperatur yang sangat tinggi ( 77 76)

dengan proporsi besi-magnesium dan silikon adalah + dan membentuk komposisi

(>e Mg). Si< / . &etapi jika magma jenuh oleh Si< , maka piroksen yang terbentuk

pertama kali, dengan perbandingan antara besi-magnesium dengan silikon adalah +

membentuk komposisi (Mg>e)Si< pada temperatur yang lebih rendah.


31/101

ndesite, &onalite, !asite, Mansonite, abro dan basalt. !ari sini terlihat sebagai

contoh komposisi kimia dan prosentase oksida untuk batuan granit identik dengan

batuan ryolite demikian juga untuk hubungan kelompok yang lain. %atuan yang telah

mengalami pelapukan mempunyai komposisi kimia yang berbeda sehingga batuan

yang akan dianalisa haruslah batuan yang masih segar dan belum mengalami

perubahan.

Reservoir panasbumi seringkali terdiri dari batuan kristalin dan batuan

metamor", kemudian debu vulkanik dan vulkanik cair. %atuan intrusi yang paling

umum adalah basalt. @mumnya batuan yang ber$arna abu-abu gelap dan lava hitam

disebut basalt, yang dibagi menjadi oviline basalt dan "elspatik basalt berdasarkankristal mineralnya. %atuan piroklastik adalah mineral yang berasal dari celah vulkanik

akibat letusan. 'ika batuan tersebut tertransportasikan, terendapkan dan terkonsolidasi

sebagian atau seluruhnya kemudian tersedimentasikan akan membentuk batuan

sediment piroklastik.

2.0.1.2. Batuan Se( men

%atuan sedimen merupakan batuan yang tersusun dari material hasil

pelapukan batuan induk. Komposisi batuan ini tergantung pada material asalnya.

Karena pengendapan yang berlangsung terus-menerus, menyebabkan terbentuknya

tekanan ( Overburden ressure ) serta temperature akan bertambah sehingga terjadi

proses diagenesa (kompaksi dan sementasi).

Komposisi batuan sedimen dipengaruhi oleh beberapa aspek, antara lain +

. Sumber material pembentuk sedimentasi

. #roses erosi

. Kondisi "isik dan kimia$i tempat pengendapan

/. #roses lanjutan setelah mineral terendapkan

%erbagai penggolongan dan penamaan batuan sedimen dikemukakan baik

secara genesanya maupun secara deskripsi. Secara genetik antara lain #ettijohn

( 8?0) dan B.&. Cuang ( 89 ). Kedua ahli ini menyimpulkan sebagai berikut +


32/101

1. Batuan Se( men 6&ast k

&erbentuk dari pengendapan kembali detritur pecahan batuan asal. >ragmentasi

batuan asal dimulai dari pelapukan secara mekanik maupun secara kimia$i,

kemudian tererosi dan tertransportasi menuju cekungan pengendapan. Setelah itu

mengalami diagenesa yaitu proses perubahan yang berlangsung pada temperature

rendah dalam suatu sedimen selama dan sesudah lithifikasi terjadi. #roses

diagenesa antara lain kompaksi, sedimentasi, sementasi, rekristalisasi, autogenesis

dan metasomatis . /ompaksi merupakan termampatnya batuan sedimen satu

terhadap lainnya akibat tekanan dari beban diatasnya. !ementasi merupakan

turunnya material di ruang antar butir sedimen dan secara kimia$i mengikat butir sedimen. Sementasi ini akan semakin e"ekti" bila derajat kelurusan larutan

(permeabilitas relati") pada ruang antar butir makin besar. %ekristalisasi

merupakan pengkristalan kembali mineral dari suatu larutan kimia selama genesa.

%iasanya banyak terjadi pada batuan karbonat . utigenesis adalah terbentuknya

mineral baru di lingkungan diagenetik sehingga mineral tersebut merupakan

partikel baru dalam suatu sedimen. @mumnya diketahui sebagai karbonat , silikat ,

klorit , illit dan gypsum . #etasomatik adalah pergantian mineral sedimen oleh

berbagai mineral autinetik tanpa pengurangan volume asal.

2. Batuan Se( men Non-6&ast k

&erbentuk dari hasil reaksi kimia atau kegiatan organisme. Reaksi kimia yang

dimaksud adalah kristalisasi langsung atau penggaraman unsur laut, pertumbuhan

kristal dari agregat suatu kristal yang terpresipitasi dan replacement (B.&. Cuang,

89 ).

#emilahan batuan sedimen didasarkan oleh + struktur, tekstur, komposisi

mineral, grain si5e , sorting, roundness , matriks, sementasi serta bidang

perlapisannya.Secara genetik batuan sedimen dibagi menjadi batuan piroklastik ,

sedimen tu"aan dan epiklastik .

. %atuan #iroklastik


33/101

%atuan vulkanik yang bertekstur klastik hasil erupsi gunung api eksplosi" dengan

material penyusun yang berbeda (&. >isher dan Billiams, 8: ).

. %atuan Sedimen &u"aan

!ebu vulkanik jatuh pada cekungan sedimen dimana sedimentasi berlangsung,

sehingga terjadi percampuran dan membentuk batuan sedimen tufaan . %ila

terkonsolidasi akan membentuk batuan sedimen tufaan .

. %atuan =piklastik

&erbentuk dari sedimentasi campuran bahan rombakan batuan piroklastik dengan

batuan sedimen lain (batuan epiklastik ) baik yang bersi"at vulkanik maupun non

vulkanik, oleh Billiam ( 80/) diberi nama sesuai dengan ukurannya dan masing-masing diberi kata-kata vulkanik. %atuan epiklastik dapat juga terjadi karena

percampuran batuan sedimen vulkanik dan batuan vulkanik dengan proses aliran

langsung dari pusat erupsi gunung api dan hasil percampuran masih segar

teronggokan pada suatu tempat di permukaan bumi.

2.0.1.0. Batuan Metamor*

%atuan yang berasal dari batuan induk, dapat berupa batuan beku, sedimen

maupun metamorf sendiri. %atuan ini telah mengalami perubahan mineralogi , tekstur

maupun struktur akibat pengaruh tekanan dan temperatur sangat tinggi, berkisar 77o6 2 977 o6.

Menurut C. .>. Binkler ( 89?), metamorfosa adalah proses yang merubah

mineral batuan pada "asa padat karena pengaruh kondisi "isika dan kimia kerak bumi

yang berbeda pada kondisi sebelumnya.

&ipe metamor"osa digolongkan menjadi +

. Metamor"osa 3okal

#enyebarannya hanya beberapa kilometer. &ipe ini meliputi +

a. Metamor"osa Kontak ( Thermal )

&erjadi kontak atau sentuhan langsung dengan tubuh magma , dengan lebar -

km. >aktor yang mempengaruhi adalah temperatur tinggi.


34/101

b. Metamor"osa dislokasi (dinamo kinematik)

!ijumpai pada daerah yang mengalami dislokasi, daerah sesar besar dan lokasi

yang massa batuannya mengalami penggerusan.

. Metamor"osa Regional

!apat mencapai ribuan kilometer bahkan di dalam bumi. &ipe metamor"osa ini

meliputi +

a. Metamor"osa regional ( dinamothermal )

&erjadi pada kulit bagian dalam, "aktor yang berpengaruh adalah temperatur

dan tekanan tinggi serta akan lebih intensi" jika diikuti orogenesa .

b. Metamor"osa beban (burial)&idak ada hubungannya dengan orogenesa dan intrusi . &erjadi di daerah

geosinklin akibat pembebanan sedimen tebal di bagian atas, maka lapisan

sedimen yang berada di bagian ba$ah cekungan akan mengalami proses

metamorfosa .

%atuan metamorf yang terdapat pada lapangan panasbumi adalah !erpentinite

dan Talc . %atuan ini terbentuk akibat alterasi hidrothermal pada mineral

)erromagnesian oleh magma dan biasa disebut sebagai 4 utometamorphism 5.

%atuan ini terbentuk di daerah dimana terjadi pencairan kembali dan membentuk

batuan beku metamorf .

#roses metamorfosa di lapangan panasbumi dikenal sebagai alterasi . Mineral

batuan mengalami perubahan akibat temperature dan tekanan sangat tinggi sehingga

terbentuk mineral baru yang dapat dijadikan indikasi daerah temperatur tinggi,

misalnya epidot , piroksin dan lain sebagainya.

2.0.2. 6om$os s 6 m a Batuan Reservo r Panasbum

%atuan reservoir panasbumi umumnya adalah batuan beku vulkanik yang

berasal dari pembekuan magma, sehingga komposisi kimia dari batuan reservoir

tersebut tidak dapat dipisahkan komposisi magma sebagai sumbernya.


35/101

%atuan beku ini tersusun dari + Si, l, Mg, >e, 6a, Ea dan K serta Mn, # dan &i

dalam jumlah yang sedikit. =lemen tersebut didampingi oleh oksigen dan sejumlah

batuan dan biasanya dilaporkan dalam bentuk komponen oksida (Si< dan l < ).

!ari hasil analisa kimia batuan reservoir menunjukkan Si< merupakan

komponen terbanyak berkisar antara 0A - ?0A, l < sekitar A - :A pada

batuan beku dan mencapai 7A pada batuan intermediet , >e< dan >e < , juga Mg<

serta 6a< berkisar antara 7A- 7A pada batuan beku yang rendah kadar Si< -nya,

sedangkan pada batuan beku yang tinggi kadar Si< -nya adalah sekitar 0A.

Kandungan Ea < yang lebih dari :A dan K < 9A jarang mencapai 7A (;ntermediet

6ontent). !abe& II- menerangkan klasi"ikasi silika sebagai mineral penyusun batuan.

!abe& II-6&as * kas S & ka12,


36/101

2.0.2.1. Ber(asarkan 6an(un%an M nera&

6hamichael ( 8?/) membagi batuan reservoir vulkanik menjadi beberapa

keluarga berdasarkan kandungan mineralnya, yaitu basalt, basalt trakit-andesite trkit,

ndesite-Reolite, &rakit->enolite, 3ampro"ite, Ee"elitite.

. Keluarga %asalt

Merupakan batuan reservoir beku luar yang bersi"at basa dengan kandungan

mineral utama berupa 6a-#lagioklas dan #iroksin. Keluaga %asalt terdiri dari

beberapa jenis batuan, antara lain + &aleitic %asalt, Cigh lumina %asalt, Shasonite,

lkali enolite

Merupakan batuan beku luar menengah dengan total Ea < dan K < tinggi, tetapi

6a< rendah, terdiri dari + &rakit dan >enolite.

0. Keluarga 3ampro"it

Merupakan batuan reservoir beku luar yang bersi"at basa hingga ultra basa, kaya

alkali, >e, Mg, bertekstur per"iritik dengan mineral "erromagnesian seperti %iotit

sebagai kristal sulung, ugit, elspartoid mencirikan

keluarga ini. ntara lain + Ee"elinit dan 3eusit.


37/101

2.0.2.2. Ber(asarkan 6an(un%an S & ka 3S O 2,

%erdasarkan kandungan silika (Si< ), menurut


38/101

gelap digunakan untuk mineral >erromagnesian atau be$arna gelap seperti

e dan Mg.

. ;ntermediet Rock, merupakan batuan reservoar peralihan antara batuan terang

dan gelap, indeks $arna sekitar 07A dan kaya akan Si< , 6a >e dan &i.

/. @ltrama"ic Rock atau batuan @ltra gelap, adalah batuan reservoir yang

terutama disusun oleh mineral gelap seperti


39/101

besar densitas batuan maka semakin besar pula panas yang dikandung dalam batuan.

!ensitas batuan pada lapangan panasbumi pada umumnya sangat besar jika

dibandingkan dengan daerah non-vulkanik, karena reservoir panasbumi sering kali

terdiri dari batuan beku kristalin dan batuan metamor", kemudian debu vulkanik dan

batuan vulkanik cair.

2.0.0.2. Poros tas

#orositas dide"inisikan sebagai perbandingan volume pori-pori (yaitu volume

yang ditempati oleh "luida) terhadap volume total batuan. da dua jenis porositas

yaitu porositas antar butir dan porositas rekahan. #ada umumnya reservoir panasbumimempunyai sistem porositas rekahan. Secara matematis porositas dapat dituliskan

sebagai berikut +

batuantotalvolume porivolume=Φ ..( . )

Sebagai contoh, apabila batuan mempunyai media berpori dengan volume 7,77 m ,

dan media berpori tersebut dapat terisi air sebanyak 7,777 m , maka porositasnya

adalah +

m77,7m777-,7=Φ A--,7 ==

#ada kenyataannya, porositas didalam suatu sistem panasbumi sangat

bervariasi. 6ontohnya didalam sistem reservoir rekah alami, porositas berkisar sedikit

lebih besar dari nol, akan tetapi dapat berharga sama dengan satu ( ) pada

rekahannya. #ada umumnya porositas rata-rata dari suatu sistem media berpori

2.0.0.0. ettab & tasBettabilitas atau derajat kebasahan batuan dide"inisikan sebagai si"at dari

batuan yang menyatakan mudah tidaknya permukaan batuan dibasahi "luida.

Kecenderungan "luida untuk menyebar atau menempel pada permukaan batuan

dikarenakan adanya adhesi yang merupakan "aktor tegangan permukaan antara


40/101

batuan dengan "luida. >aktor ini pula yang menentukan "luida mana yang akan

membasahi suatu padatan.

&egangan antar permukaan akan timbul pada batas permukaan antara "luida

yang tidak saling larut, misalnya pada reservoir panasbumi yaitu uap dan air, dimana

air akan cenderung melekat pada permukaan batuan, sedangkan uap berada di atas

"asa cair, jadi uap tidak mempunyai gaya tarik-menarik dengan batuan dan akan

mudah mengalir.

Sama halnya dengan sistem minyak-air benda padat,seperti terlihat pada

Gambar 2.1= gaya adhesi & yang menimbulkan si"at air membasahi benda padat

adalah +

& L σ so - σ s$ L σ $o . cos θ $o ... ..( . )

keterangan +

σ so L tegangan permukaan minyak-benda padat, dyne cm

σ s$ L tegangan permukaan air-benda padat, dyne cm

σ $o L tegangan permukaan minyak-air, dyne cm

θ $o L sudut kontak minyak-air.

Suatu cairan dikatakan membasahi *at padat jika tegangan adhesinya positip

(θ 87 o), yang berarti batuan bersi"at $ater $et. Sedangkan bila air tidak membasahi

*at padat maka tegangan adhesinya negatip ( θ N 87o), berarti batuan bersi"at oil $et.


41/101

Gambar 2.1=6eset mban%an Ga"a-Ga"a Pa(a Batas A r-M n"ak-Pa(atan

2.0.0. . !ekanan 6a$ &er

&ekanan kapiler (# c) dide"inisikan sebagai perbedaan tekanan yang ada antara

permukaan dua "luida yang tidak tercampur (cairan-cairan atau cairan-gas) sebagai

akibat dari terjadinya pertemuan permukaan yang memisahkan kedua "luida tersebut.

%esarnya tekanan kapiler dipengaruhi oleh tegangan permukaan, sudut kontak antara

uap2air2*at padat dan jari-jari kelengkungan pori.#engaruh tekanan kapiler dalam sistem reservoir antara lain adalah +

. Mengontrol distribusi saturasi di dalam reservoir.

. Merupakan mekanisme pendorong air dan uap untuk bergerak atau mengalir

melalui pori-pori secara vertikal.

Sebuah pipa kapiler ( Gambar 2.11 ) dalam suatu bejana terlihat bah$a air naik

ke atas di dalam pipa akibat gaya adhesi antara air dan dinding pipa yang arah

resultannya ke atas.

aya-gaya yang bekerja pada sistem tersebut adalah +

. %esar gaya tarik keatas adalah π r &, dengan r adalah jari-jari pipa kapiler.

. Sedangkan besarnya gaya dorong ke ba$ah adalah πr hg(ρ $ -ρ s).


42/101


43/101

g L percepatan gravitasi, cm dt

!engan memperlihatkan permukaan "asa uap dan air dalam pipa kapiler maka

akan terdapat perbedaan tekanan yang dikenal dengan tekanan kapiler (# c). %esarnya

# c sama dengan selisih antara tekanan "asa air dengan tekanan "asa uap, sehingga

diperoleh persamaan sebagai berikut +

# c L # s 2 # $ L (ρ s - ρ $ ) g h . . . . ( .0)

&ekanan kapiler dinyatakan berdasarkan sudut kontak dalam hubungan sebagai

berikut +

r cos

# cθσ= .................................................................................. ( .9)

Keterangan +

# c L tekanan kapiler

σ L tegangan permukaan uap-air

θ L sudut kontak permukaan uap-air

r L jari-jari pipa kapiler

Menurut lateau , tekanan kapiler merupakan "ungsi tegangan antar muka dan

jari-jari lengkungan bidang antar muka, dan dapat dinyatakan dengan persamaan +

+σ=c R R

# .......................................................................... ( .?)

Keterangan +

R dan R L jari-jari kelengkungan konvek dan konka", inch

σ L tegangan permukaan, lb inch


44/101

#enentuan harga R dan R , dilakukan dengan perhitungan jari-jari

kelengkungan rata-rata (R m), yang didapatkan dari perbandingan Persamaan 2.8

dengan Persamaan 2.9 . !ari perbandingan tersebut didapatkan persamaan

perhitungan jari-jari kelengkungan rata-rata sebagai berikut +

σρ∆=θ=

+= hg

r cos-

R R R t-m ........................................... ( .:)

Gambar 2.12. menunjukkan distribusi dan pengukuran R dan R . Kedua jari-

jari kelengkungan tersebut diukur pada bidang yang saling tegak lurus. !idapatkan

bah$a tekanan kapiler berbanding terbalik dengan ukuran butir batuan ( grain si5e ),

jadi semakin besar ukuran butir batuan maka semakin kecil tekanan kapiler dan

begitu sebaliknya.


45/101

Gambar 2.12

D str bus (an Pen%ukuran Ra( us 6ontak Antara &u (a Pembasa) (en%an Pa(atan :,

2.0.0.+. Saturas

Saturasi merupakan "raksi "luida yang menempati pori-pori batuan reservoir.

#ada $aktu sistem mengandung "asa cair dan uap dalam keadaan setimbang, maka

kedua "asa tersebut akan terjenuhi. !alam keadaan demikian si"at tekanan dan

temperatur tidak dapat berdiri sendiri. Cubungan tekanan dan temperature pada

kondisi saturasi, masing-masing "asa tunggal. Ketika tekanan dan temperature ini

diplotkan maka akan diperoleh suatu kurva saturasi, kurva itu akan berakhir pada

titik-titik kritis karena densitas dari "asa uap dan "asa cair adalah sama dengan

keadaan "luida dua "asa tidak terdapat


46/101

Secara matematis untuk saturasi masing-masing "asa dapat dihitung sebagai

berikut +

( )( ) ( )hhs 7 s 7hwh 7w

hhs 7 s!3

−−−=

ρ ρ

ρ .. .. ( .8)

Sv L 2 S; .. . ( . 7)

keterangan +

1pori 71uap

!v A77= . ... ( . )

1pori 71air

!3 A77= . ( . )

Os L densitas uap, kg m

O$ L densitas air, kg m

h L enthalpy campuran, k' kg

hs L enthalpy uap, k' kg

hw L enthalpy air, k' kg

2.0.0.8. Permeab & tas

#ermeabilitas dide"inisikan sebagai bilangan yang menunjukkan kemampuan batuan untuk mengalirkan "luida pada media berpori. !e"inisi kuantitati" pertama kali

dikembangkan oleh Cenry !arcy ( 809) dalam bentuk sebagai berikut +

−=d7d- k

v µ

.. . .. . ( . )

keterangan +

v L kecepatan aliran, cm sec.

µ L viskositas "luida yang mengalir,cp.

d 6d7 L gradient tekanan dalam arah aliran, atm cm.

k L permeabilitas media berpori, !arcy.


47/101

!ari Persamaan 32.10, , dapat dinyatakan kecepatan alir "luida (kecepatan

"luI) berbanding lurus dengan k6 µ (permeabilitas dibagi viskositas dinamis), atau k6 µ

biasa dikenal dengan mobility ratio .

#ermeabilitas merupakan ukuran lubang yang berhubungan dengan pori,

sedangkan porositas merupakan ukuran ruang pori. #ermeabilitas ini dapat dibedakan

menjadi +

• ermeabilitas bsolute , yaitu permeabilitas batuan dimana "luida yang mengalir

satu "asa (air atau uap saja).

• ermeabilitas fektif , yaitu permeabilitas dimana "luida yang mengalir lebih dari

satu "asa (air dan uap yang mengalir bersamaan).

pabila "luida terdiri dari air dan uap air, maka +

P m L P ml J P mv ......................................................................................( . /)

Setiap "asa dianggap memenuhi hukum !arcy, sehingga +

P ml L ( ) g - k k

l l

rl ..

ρ µ

−∇− ..( . 0)

P mv L ( ) g - k k

v

v

rv ..

ρ

µ

−∇− .( . 9)

#ada Persamaan 2.1+ dan 2.18 diperkenalkan permeabilitas relative, yaitu k rl

dan k rv. %esaran ini menggambarkan suatu "akta bah$a kedua "asa tersebut saling

berpengaruh terhadap satu dan lainnya, selama kedua "asa "luida tersebut mengalir

melalui media berpori. %entuk yang pasti dari kurva k rl dan k rv pada reservoir

geothermal tidak diketahui. kan tetapi dianggap bah$a kedua parameter tersebut

merupakan "ungsi dari saturasi li1uid. ;nteraksi "asa ini merupakan hal yang sangat

penting didalam aliran "luida dua "asa di media berpori. #ada kondisi saturasi li1uid

tinggi, air akan mengalir, sementara itu uap tidak bergerak (immobile). #ada kondisi

saturasi rendah, air tidak bergerak dan uap yang mengalir. #ersamaan yang sangat

umum digunakan adalah persamaan 6orey +


48/101

K rl L (S lQ)/ .( . ?)

K rv L ( 2 S lQ) . ( 2 (S lQ) ) ...( . :)

Keterangan +

( )( )vr lr

lr l l

! !

! ! !

−−

−

=∗

, .. ( . 8)

S lr dan S vr adalah saturasi air dan uap tersisa pada media berpori, dimana pada kondisi

ini kedua "asa tersebut (air dan uap air) tidak bergerak. Gambar 2.10 memperlihatkan

hubungan k rl dan k rv terhadap saturasi li1uid dengan mengambil harga S lr L 7. dan S vr

L 7.70.

Gambar 2.10

7ubun%an k r& (an k rv (en%an Saturas # >u (1,

#ermeabilitas mempunyai nilai yang berbeda terhadap arah 7 dan y, pada arah

I dan y lebih besar dibanding kearah 5 , maka sistem ini disebut anisotropic . pabila

permeabilitas seragam ke arah hori*ontal maupun vertikal disebut sistem isotropic .


49/101

Satuan permeabilitas adalah m . @mumnya pada reservoir panasbumi permeabilitas

vertikal berkisar antara 7 - / m , sedangkan permeabilitas hori*ontal mencapai 7 kali

lebih besar dibanding permeabilitas vertikalnya.

2.0.0.9. S$es * k Panas Batuan

Spesi"ik panas batuan adalah banyaknya energi panas yang diperlukan untuk

menaikkan temperatur dari satu satuan massa batuan tersebut dengan HK. 'adi

satuannya adalah satuan energi per massa per derajat Kelvin (energi massa oK). #ada

umumnya harga spesi"ik panas ( Cr ) pada reservoir panasbumi secara rata-rata

berharga 777 ' kgK.

2.0.0.


50/101

Karena porositas relati" kecil, maka harga K sangat tergantung pada kondukti"itas

batuan (K r ).

!abe& II-+

6on(ukt v tas Panas Batuan asa& $a(a !em$eratur 6amar 18,

2. . 6arakter st k &u (a Reservo r Panasbum

#ada reservoir yang dianggap ideal pada umumnya terdiri dari air dan

impuritis, dimana "luida tersebut memiliki komposisi kimia serta si"at "isik tertentu.

!imana komposisi kimia dan si"at "isik tersebut akan berpengaruh terhadap reservoir

panasbumi.

2. .1. 6om$os s 6 m a &u (a Reservo r Panasbum

>luida pada reservoir panasbumi terdiri dari mineral-mineral seperti

kombinasi alkali , alkali tanah, sulfur , oksida besi dan alluminium . %ahan-bahantersebut tersusun dari ion-ion yang sejenis dengan kandungan tertentu disamping itu

juga terdapat impurities .

>luida yang keluar dari sumur panasbumi umumnya disertai beberapa gas

yang terlarut dalam air. as 6< jumlahnya berkisar 9 A - 8?A, berat C S berkisar


51/101

A - A sedangkan komponen yang terkecil adalah 6C / , C dan E , kadang-kadang

terdapat pula EC , C %< .

2. .1.1. Ber(asarkan An on (an 6at on

!i dalam "luida reservoir, elemen dalam "luida merupakan keseimbangan ion-

ion positi" dan ion-ion negati". ;on-ion ini bersenya$a dengan satu atau lebih elemen

ion lainnya untuk membentuk garam. Misalnya sodium sul"at, yang merupakan

ekuivalen Ea J dengan berat ekuivalen S< /- yang merupakan kesetimbangan antara

ion positi" dan ion negati".

;on-ion dalam "luida reservoir dapat dikelompokan menjadi dua bagian, yaitu +. Kation (ion-ion positi") terdiri dari +

• lkali, antara lain K J , Ea J , 3i J yang membentuk basa kuat.

• Metal alkali tanah, antar lain %r J , Mg J , 6a J , Sr J membentuk basa lemah.

• ;on hidrogen

• Metal berat antara lain, >e, Mn J membentuk basa yang terdisosiasi.

a. Sodium dan potasium (Ea K)

Sodium biasanya merupakan kation yang dominan dan dijumpai dalam "luida

panasbumi temperatur tinggi. Gariasi sistematikdalam perbandingan sodium

dan potasium dengan temperatur tinggi umum terjadi, tapi dalam sistem

panasbumi yang bersi"at asam dan di daerah yang mempunyai variasi batuan

yang luas ini memungkinkan untuk hubungan yang tepat atau teliti antara Ea K

dengan temperatur air ( Bhite, 890 =llis dan Mahon, 89? ). Rekristalisasi

hidrothermal pada batuan vulkanik atau batuan kuarsa "elspartik cenderung

menghasilkan potasium "elspart, potasium mika dan albite. Cal ini ditinjau darialterasi batuan hidrothermal sumur yang dalam dan percobaan laboraturium

pada temperatur di atas 77H6.


52/101

b. Kalsium (6a)

;on 6a adalah unsur dari"luida reservoir yang berkombinasi dengan ion

karbonat atau sul"at dengan cepat membentuk kerak (scale) pengikat padatan.

c. Magnesium (Mg)

;on Mg biasanya berada dalam konsentrasi yang jauh lebih mendekati dari pada

6a. Magnesium juga seperti ion kalsium yaitu dapat berkombinasi dengan ion

karbonat sehingga dapat menimbulkan masalah scale.

d. >errum (>e)

Kandungan >e (besi) dari "luida reservoir biasanya cukup rendah dan adanya

unsur ini biasanya ditunjukan dengan adanya korosi pada besi, terdapat padalarutan sebagai ion "erri (>e J ) dan >erro (>e J ) atau dalam suspensi sebagai

endapan senya$a besi. Kandungan besi sering digunakan untuk

mengidenti"ikasi dan memonitor korosi dalam sistem air. =ndapan senya$a

besi dapat mengakibatkan "ormasi plugging.

e. %arium adalah unsur yang mempunyai kemampuan untuk berkombinasi

dengan ion sul"at untuk membentuk ion insoluble yaitu %arium sul"at (%aS< / ).

". Strontium (Sr)

Seperti barium dan calsium, strontium dapat berkombinasi dengan ion sul"at

untuk membentuk insoluble strontium sul"at $alaupun lebih soluble daripada

barium sul"at, storntium sering membentuk scale bercampur dengan barium

sul"at.

. nion (ion-ion negati"), yang terdiri dari +• sam kuat, antara lain + 6l -, S< / -, E< -

• %asa lemah antara lain + 6< -, C6< -, S -

a. 6lorite (6l)

;on clorite hampir selalu merupakan ion utama dalam air "ormasi dan muncul

sebagai unsur pokok dalam air ta$ar. Sumber utama ion clorite adalah natrium


53/101

clorida (Ea6l), selanjutnya konsentrasi ion clhorida digunakan sebagai ukuran

salinitas air.

b. Karbonat dan %ikarbonat

;on-ion ini merupakan ion yang dapat membentuk scale yang insoluble (tidak

dapat larut dalam air). Konsentrasi ion karbonat kadang-kadang disebut

4Methyl ood Substance5 yaitu pengurangan bakteri.

;on-ion tersebut di atas akan bergabung diantara mereka berdasarkan empat si"at,

yaitu +

. Salinitas primer, yaitu jika alkali bereaksi dengan asam kuat akan membentuk

garam seperti Ea6l dan Ea S< / .

. Salinitas sekunder, jika alkali tanah bereaksi dengan asam kuat akan

membentuk 6a6l , MgS< / , Mg6l dan 6aS< / .

. lkalinitas primer, jika alkali bereaksi dengan asam lemah membentuk Ea6< ,

EaC6< .

/. lkalinitas sekunder, jika alkali tanah bereaksi dengan asam lemah membentuk

garam antara lain 6a6< , Mg6< , 6a(C6< ) , dan Mg(C6< ) .

#ada daerah mata air panas yang mendidih dengan keluaran utama adalah air,

umumnya si"at dasar dari air dari mata air dan sumur yang cukup dalam, air yang

didapat adalah sama. Kecuali unsur-unsur yang dikontrololeh temperatur reversible

tergantung kesetimbangan. !aerah dengan perbandingan unsur 6lhorid, 3ithium,

6alsium, >louride, ;odide, %romide, rsenic atau %oron dalam air dengan unsur-

unsur dalam, mempunyai suatu perbedaan dengan mata air di permukaan. #erbedaan

ini kebanyakan disebabkan karena konsentrasi unsur-unsur utama pembentuk batuan


54/101

mengalami perubahan, unsur utama ini antara lain adalah Magnesium, lumunium,

%esi, Mangaan yang semua mempunyai konsentrasi rendah.

!iba$ah tingkat pendidihan dan pengoksidasian,air dalam suatu sistem

panasbumi yang mempunyai temperatur tinggi, seringkali mempunyai pC yang tidak

lebih dari - unit dari pC netral pada temperatur tersebut. Konsentrasi silika sangat

tinggi dan larutan yang lain seperti %oron, >lourite, rsenic dan Cydrogen sul"ide

akan hadir dalam konsentrasi yang lebih tinggi dari konsentrasi air dingin. #ada

beberapa mata air ditandai dengan si"at dasar seperti konsentrasi keasaman yang

tinggi, konsentrasi sul"ide yang tinggi, konsentrasi clhoride rendah dan merupakan air

permukaan atau a1ui"er yang tetap, dipanasi oleh aliran-aliran uap. @ap akanmemanasi air meteoric yang menggenang di ba$ah permukaan dan juga akan

menghasilkan air dengan konsentrasi karbonat yang tinggi.

2. .1.2. Ber(asarkan 6an(un%an A r (an Im$ur t s

>luida reservoir panasbumi mempunyai komposisi yang sangat komplek, hal

ini selain disebabkan oleh unsur-unsur yang sudah ada dalam reservoir juga karena

adanya pengaruh tekanan dan temperature yang tinggi yang akan menyebabkan

terjadinya perubahan komposisi baik pada solid maupun "luidanya. Secara umum

"luida reservoir meliputi air, uap, dan E6 (Eon 6ondensable as).

a. A r Seba%a &u (a Reservo r

ir sebagai "luida reservoir mempunyai komposisi yang berbeda-beda dan

secara kimia dibagi menjadi empat macam dengan komposisi yang paling umum

terdapat di dalamnya. Sedangkan uap adalah cairan yang karena adanya pengaruh

temperature yang tinggi berubah $ujudnya menjadi partikel-partikel yang lebih kecil

dan ringan tetapi masih memiliki komposisi kimia yang sama dengan air.

%erdasarkan komposisi kimianya air dapat dibagi menjadi empat macam yaitu lkali

6hloride Bater, cid Sul"ate Bater, cid Sul"ate-6hloride Bater, %icarbonat Bater.


55/101

!abe& II-84onto) 6om$os s &u (a Panasbum S stem A r Panas 18,

. lkali 6hloride Bater

aram terlarut dalam air ini umumnya berupa sodium dan potassium chloride

$alaupun kadang-kadang ditemukan calsium dalam konsentrasi yang kecil. ir ini

juga mengandung silica dalam konsentrasi yang tinggi, selain itu terdapat dalam

konsentrasi yang cukup seperti sul"ate, bicarbonate, "luoride, ammonia, arsenic,

lithium, rubium, caecium, dan asam borate.

#erbandingan chloride dan sulfat biasanya cukup tinggi dan pC berkisar dari

daerah yang asam sampai ke daerah yang cukup basa (pC 0 2 8 ). as yang terlarut

dalam air ini terutama karbondioksida dan hydrogen sulfide . ir ini seringkali

didapatkan di daerah-daerah yang terdapat spring (mata air) atau daerah yang ada

aktivitas geyser dan daerah yang banyak terdiri dari batuan volkanik dan sedimen.. cid Sul"ate Bater

cid sulfate water mengandung chloride dengan kadar yang rendah dan dapat

terbentuk pada daerah vulkanik, dimana uap diba$ah /77 o6 mengembun ke

permukaan air. &idrogen sulfide dari uap kemudian teroksidasi menjadi sulphate .


56/101

cid sulphate water didapat di daerah-daerah dimana uap akan naik dari air ba$ah

tanah dengan temperature tinggi dan di daerah vulkanik, pada "asa pendinginan

hanya karbondioksida dan gas sulfur tetap akan naik bersama uap melalui batuan.

@nsur-unsur yang terdapat dalam air ini biasanya lepas dari dinding-dinding batuan

disekelilingnya.

. cid Sul"ate-6hloride Bater

ir dari mata air panas ( hot spring water ) mengandung chloride dan sulphate

dengan konsentrasi yang sebanding. ir ini umumnya bersi"at asam (pC 2 0) dan

dapat terjadi dalam beberapa cara +

a. 6ampuran alkali chloride water dan acid sulphate water . b. Sul"ida dalam air alkali chloride dapat teroksidasi di kedalaman menjadi ion

bisulfat dan mungkin berasosiasi dengan lava. ir tersebut dapat mempunyai pC

mendekati normal di kedalaman disebabkan oleh netralisasi batuan di sekitarnya.

c. ir jenis ini dapat juga terbentuk ketika chloride water dengan temperature tinggi

mengalami kontak di kedalaman dengan sulfur yang dikandung oleh batuan.

&idrolisis sulfur menjadi sulfide dan sulphuric acid ini akan mengahasilkan

larutan yang asam.

d. !i daerah vulkanik akti", uap temperature tinggi dapat naik dari batuan cair pada

kedalaman yang dangkal, kemudian mengembun dipermukaan, akibatnya air

panas ini akan mengandung chloride dan sulphate dengan konsentrasi yang

tinggi berasal dari uap vulkanik.

/. %icarbonat Bater

ir panas yang mengandung chloride dengan kadar yang rendah dapat terjadi

dekat permukaan di daerah vulkanik dimana uap yang mengandung

karbondioksida dan hydrogen sulfide mengembun ke dalam a uifer . #ada kondisi

yang diam air bereaksi dengan batuan mengahasilkan larutan bicarbonate atau

bicarbonate sulphate dengan pC netral.


57/101

b. Im$ur t s

Selain air dan uap air "luida reservoir panasbumi juga mengandung *at

pengotor (impuritis). Kehadiran *at pengotor dalam "luida reservoir kehadirannya

sangat tidak diharapkan karena dapat mengakibatkan problem dalam pengoperasian

lapangan. kan tetapi *at ini tidak pasti ada dalam reservoir terutama untuk reservoir

air hangat. Fat impuritis ini dapat berupa 6ondensable gas dan Eon 6ondensable gas.

as condensable adalah gas yang timbul pada saat "lashing terjadi bersatu

dengan uap air. kan tetapi ketika temperatur semakin turun gas tersebut

terkondensasi dan kembali bercampur dengan air, contoh gas condensable adalah gas

oksigen. Sedangkan gas non condensable merupakan *at impuritis yang terjadisetelah geothermal brine mengalami "lashing. as-gas tersebut karena "lashing akan

meninggalkan air dan tergabung bersama uap menuju ke permukaan. Eamun gas

tersebut pad saat penurunan temperatur akan tetap dan tidak terkondensasi. as non

condensable yang umum terdapat dalam geothermal brine adalah 6< , C S, 6C / , C ,

E dan EC .

2. .2. S *at s k &u (a Reservo r Panasbum

!alam teknik reservoir panasbumi, "luida yang terlibat adalah air dan uap air

yang mempunyai si"at-si"at "isik seperti + densitas, tegangan permukaan, viskositas,

spesi"ik volume.

2. .2.1 Dens tas &u (a

!ensitas atau kerapatan massa adalah perbandingan antara berat dengan

satuan volume. Satuan dari densitas adalah massa volume, dan biasanya dinyatakan

dalam satuan kg m . #ada temperatur dan tekanan saturasi, harga densitas setiap "asa

berbeda, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1 . yang menunjukkan hubungan antara

densitas terhadap tekanan. Sebagai contoh dapat dilihat pada !abe& II-9 .


58/101

!abe& II-97ar%a Dens tas Set a$ asa $a(a !ekanan (an !em$eratur !ertentu 1,

P 3bar, ! 3 o4, ? @ ? 3k% m0, ? v ? s 3k% m0,88,9 80: 7,087

7 ,/ :07 7,777 ,7 9:: 00,077 90,? /8 ? ,7

, ?/, 0 0 0,7

Gambar 2.1Dens tas #arutan Garam Da&am A r Pa(a Berba%a Su)u Untuk

Unsur-unsur Utama A r ormas Panasbum 3Perr"' 1:90, 9,

%erdasarkan "asanya, densitas pada "luida reservoir panasbumi dapat dibedakan

menjadi dua, yaitu +

. !ensitas >asa 6air


59/101

!ensitas "asa cair adalah densitas dari air "ormasi panasbumi yang dapat

diperoleh dari densitas air murni yang dikoreksi terhadap kandungan garam

terlarut. Carga densitas air "ormasi panasbumi dipengaruhi oleh konsentrasi

komponen garam utama dan temperatur seperti yang ditunjukkan pada Gambar

2.1 . ;nteraksi antara unsur-unsur ionik dalam larutan encer mempunyai pengaruh

yang relati" kecil baik pada konsentrasi tinggi maupun pada konsentrasi rendah.

Sedangkan hubungan antara konsentrasi terhadap densitas merupakan hubungan

yang linier. Kemiringan dari garis lurus tersebut menunjukkan perubahan densitas

persatuan perubahan konsentrasi. #ada temperatur 77 o6, harga kemiringan untuk

garam Ea6l adalah 7,77? , garam K6l adalah 7,77?, dan garam 6a6l adalah7,77:8.

pabila air "ormasi panasbumi mengandung garam yang mempunyai komposisi

Ea6l lebih dari ?7A dan pengaruh potasium klorida (K6l) kecil, maka densitas

"asa cair dapat dihitung dengan persamaan berikut +

O L Oa J 7,77? $t .......( . )

Keterangan +

O L densitas "asa cair, gr cc

Oa L densitas air, gr cc

$t L persen berat garam

Carga 7,77? adalah bilangan yang me$akili kemiringan rata-rata untuk air

"ormasi panasbumi.

!ensitas air dapat ditentukan dengan persamaan Keenan ( 80 ), yaitu +

/

a

tct bta, 8?0

tetdO

+++

++= ....( . )

Keterangan +

t L 9/?, 2 & ( oK) atau ?/, 2 & ( o6)

a L - 7, 0 0/:


60/101

b L - , 7 ?/ I 7 -

c L ?,/:87: I 7 -

d L 7, / /:8

e L - ,8/9 9 I 7 -

Korelasi !ensitas !an #anas Spesi"ik ir Sebagai >ungsi !ari &emperatur

(Keenan dan Keyes, 80 ) dapat dilihat pada Gambar 2.1+ .

Gambar 2.1+6ore&as Dens tas Dan Panas S$es * k A r Seba%a un%s Dar

!em$eratur 36eenan (an 6e"es' 1:+1, 9,

#ersamaan lain untuk menghitung densitas air murni adalah dari =jiogu dan M.

>iori yang selanjutnya disebut dengan istilah 8ew !et , yaitu +

a. @ntuk 077 T # T 077 psia, persamaan yang digunakan adalah +

7, ?:8#7.,? ?0O 9a += − ...

( . )

b. @ntuk 077 T # T 077 psia, persamaan yang digunakan adalah +


61/101

#)7.( ,8 7-eIp7,7 ?0-8O /a −= .. .

( . /)

Keterangan +

Oa L densitas air, lb cu"t

# L tekanan, psia

c. @ntuk ,/ T # T 7, M#a, persamaan yang digunakan adalah +

7,77 ?#7., 908O :a += − ..

( . 0)

d. @ntuk 7, T # T ?, M#a, persamaan yang digunakan adalah +

#)7.(-,?880eIp7,77 78/O 0a −= .. ...

( . 9)

dimana untuk sistem internasional, O a dalam satuan kg m dan # dalam satuan

777 #ascal.

@ntuk temperatur diatas 77 o6, kemiringan garis pada Gambar 2.1 tidak

memberikan harga yang sama sebesar 7,77? pada $ersamaan 2.21 . Carga

kemiringan garis Ea6l pada temperatur 77 o6 sebesar 7,77?8 dan pada

temperatur 77 o6 sebesar 7,7 7?. !engan demikian persamaan untuk mencari

densitas pada temperatur diatas 77 o6 pada $ersamaan 2.21 . perlu dikoreksi

terhadap temperatur, yaitu +

O L Oa J 7,77? ( J ,9 . 7-9

( & 2 ? ) )$ t . ..( . ?)

#ada persamaan di atas, temperatur (&) dinyatakan dalam satuan oK. #ersamaan

terakhir ini berlaku untuk persen berat garam, $t, lebih kecil atau sama dengan 7

A. 'ika persen berat garam lebih dari 7 A, yaitu dengan konsentrasi 77.777


62/101

ppm dan temperatur diatas 77 o6 maka persamaan tersebut tidak dapat digunakan

(Caas, 8?7).

Keberadaan karbondioksida sebagai unsur terlarut pada "luida panasbumi, tidak

memberikan pengaruh terhadap densitas "luida kecuali mendekati titik kritisnya

(critical point)

. !ensitas >asa @ap

!ensitas "asa uap dapat dibedakan menjadi dua, yaitu +

) !ensitas saturated steam

@ntuk densitas saturated steam dapat dihitung dengan persamaan berikut +

Oss L (U 77) ρ v J ( 2 U 77) Oa .. ( . :)

Oa bisa ditentukan dengan menggunakan persamaan-persamaan sebelumnya

sesuai dengan tekanannya. Sedangkan O v adalah densitas uap yang dihitung

dengan persamaan-persamaan berikut sesuai dengan tekanannya, yaitu +

a. untuk 077 T # T 077 psia,

7,7/?7#

/87, :9Ov

−

= .( . 8)

b. untuk 077T # T 077 psia,

7,7::?#

00 ,?/Ov

−

= . ( . 7)

@ntuk Persamaan 2.2: dan 2.0= , Ov dinyatakan dalam satuan lb cu"t, dan

# dinyatakan dalam satuan psia.

c. untuk ,/ T # T 7, M#a,

7,77-8/#

- ,7?0Ov −

= .( . )

d. untuk 7, T # T ?, M#a,


63/101

7,7700 ?#

?,/:Ov

−

=

...( . )

@ntuk $ersamaan 2.01 dan 2.02 , Ov dinyatakan dalam satuan kg m , dan #

dalam satuan 777 #ascal.

) !ensitas superheated steam

!ensitas superheated steam dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan

Keyes, Smith dan erry, yaitu +

Ov L V ...........................................................................................( . )

Keterangan +

Ov L densitas superheated steam, gr cm

V L volume spesi"ik, cm gr

Golume spesi"ik, V, dapat dihitung dengan persamaan berikut +

%#

&/,0007/ V += .... ( . /)

Keterangan +# L tekanan, atm

& L temperature, oK

% L %o J %o g (t). t. p J %o / g (t). t . p 2 %o g (t) t . p

t L &-

%o L ,:8 2 9/ ,9 . t. 7 (:7:?7. t )

g (t) L : ,0/9. t 2 ,9 /9 . 7 0 . t

g (t) L 7, : : 2 , 98? . 7 0 . t

g (t) L ,9 0 . 7 -/ 2 9,?9: . 7 9/ . t /

Secara praktis, besarnya densitas "asa cair dan "asa uap dapat langsung dibaca

pada tabel uap (steam table). kan tetapi untuk menghitung densitas campuran, ρ ,

dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut ini +


64/101

ρ L ρ v Sv J ρ S ... ...( . 0)

Keterangan +

ρ v L densitas uap, kg m

Sv L saturasi uap

ρ l L densitas air, kg m

S L saturasi air

2. .2.2. !e%an%an Permukaan

&egangan permukaan air "ormasi panasbumi sangat dipengaruhi oleh keadaan

reservoir seperti tekanan dan temperatur, dimana pengaruh dari tekanan sangatlah

kecil.

&egangan permukaan pada berbagai larutan akan mendekati nilai nol pada

temperatur kritisnya karena tegangan permukaan gas juga bernilai nol. ra"ik

tegangan permukaan terhadap temperatur di ba$ah titik kritisnya pada air murni

merupakan garis lurus, seperti di tunjukkan pada Gambar 2.18 . Sesuai gambar

tersebut, maka persamaan tegangan permukaan pada garis lurus adalah sebagai

berikut +

( ) 7,??9c$ &&7,7?0?W −= ..... ( . 9)


65/101

Gambar 2.18!e%an%an Antar Permukaan A r-Ua$ seba%a un%s !em$eratur !5 9,

#engaruh unsur-unsur terlarut dalam air "ormasi panasbumi akan

mempengaruhi tegangan permukaan, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.19 .

yaitu gra"ik hubungan antara tegangan permukaan terhadap konsentrasi *at terlarut.

Semakin besar konsentrasi unsur-unsur terlarut maka semakin besar tegangan

permukaan larutan encer pada temperatur 7 o6. Ketiga kurva pertambahan tegangan

permukaan pada temperatur 7 o6 dapat diketahui dengan menggunakan persamaan +

t$ 7,77 $7, ?$WWXW t +=−= ... ...( . ?)


66/101

Gambar 2.19Pen n%katan !e%an%an Permukaan !er)a(a$ U(ara Can%!er a( Pa(a Garam !er&arut Seba%a un%s 6onsentras

Garam !er&arut 9,

#ada Gambar 2.19 pertambahan tegangan permukaan larutan garam pada

temperatur tinggi (diatas 7 o6) dapat ditentukan berdasarkan penjumlahan tegangan

permukaan air murni dengan perbandingan antara pertambahan tegangan permukaan

pada temperatur 7 o6 dengan tegangan permukaan air pada temperatur 7 o6, yang

secara matematis dapat dituliskan dalam persamaan +

+=

$ 7

7$

W

XWWW ......................................................................................( . :)


67/101


68/101

77 87 8.: 7. ? 7./ ?

Gambar 2.1<

S)ear Rate vs S)ear Stress *&u (aGiskositas dapat dibagi menjadi viskositas dinamik dan kinematik.

. Giskositas !inamik

Ee$ton dalam hukumnya menyatakan tegangan geser dihasilkan gerakan

relati" yang berbanding langsung terhadap gradien kecepatan.

Konstanta perbandingan yang dikenal sebagai coefficient of dynamic viscosity yang

dirumuskan +

= dydv

µ τ .. ..( ./7)

Keterangan +τ L Shear stress, dyne cm

µ L viskositas dinamik, cp


69/101

dydv

Shear Rate, Seconds -

. Giskositas Kinemat

Documents

dasar dasar reservoir panas bumi