PROCEEDINGS OF JOINT COh]'TENTION JAKARTA 2OO3

The 32d IAGI and The 286 LIAGI Annual Convention and Exhibition

KARAKTER KEIIILAI\GAI\ PANAS ALAMIAH DAN ALiTRASIHIDROTERMAL PERMUKAAN

DI AREA MAMFESTASI GEIrcNGSONGO DA}T SEKITARNYADAERAII PROSPEK PANASBT]MI TJNGARANO JAWA TENGAH

Y. Aribowor, Pri Utamir, Wahyudi2

rJurusan Teknik Geologi Fakultas Te*nik Universitas Gadjah Mada, Jl. Grafika 2, Yogyakarta

2rurusan o-"uJli?Krfi tffi? ff'fril;tlf,.r, yogyakarta

Telp.0274-522214

INTISARI

Daerah prospek panasbumi Ungaran terletak di sekitar Gunung Ungaran, sekitar 30 lan sebelah barat dayaKota Semarang, yang merupakan bagian paling timur dari deretan Pegunungan Serayu Utara.Gedongsongo merupakan area manifestasi yang paling aktif pada daerah prospek tersebut.

Di area manifestasi panasbumi Gedongsongo, terdapat mataair pffis, fumarol, mud pot, kolam air hangatdan steaming ground serta altered ground. Manifestsi tersebut mengindikasikan adanya perpindahanpanas yang sedang dan pernah berlangsung. Pada area Gedongsongo dilakukan pengukuran kehilanganpanas alamiah yang berasal dari mataair pffis, fi.rmarol, kolam air hangat, mud pot dan steaming ground,serta altered ground yang tidak aktif, dengan hasil kehilangan panas s€caxa konveksi sebesar 90,8 KJ/sdan kehilangan panas secara konduksi sebesar 2,5 Kl/s, sehingga total kehilangan panas di daerahgedongsongo sebesar 93,3 KJ/s. Pemetaan alterasi hidrotermal permukaan juga dilalukan untukmengetahui karakter interaksi fluida - batuan di dekat permukaan

Dari perhinrngan kehilangan panas alamiah terlihat bahwa karakter perpindahan panas di areaGedongsongo adalah secara konveksi dan konduksi. Dari pemetaan suhu, konduktivitas panas dan alterasihidrotermal pemrukaan di area Gedongsongo diperkirakan bahwa telah terjadi pergeserao aktivitas panasdari area altered ground sekitar Candi Gedong 3 ke arah barat - barat laut (bagian hulu lembah KaliPanjang) di mana terdapat manifestasi yang sekarang aktif. Dari analisis mineral hidrotermal diketahuibahwa fluida yang dominan dalam proses interaksi flida-batuan di dekat permukaan adalah air asam sulfatdan air sulfat - alkali klorida, di mana mineral yang banyak terendapkan adalah pirit, sulfir, alunit,kaolinit dan lcristobalit

PENDAHT]LUAN

Lokasi penelitian adalah di sekitar kompleksCandi Gedongsongo dengan manifestasipanasbumi yang berupa altered ground, mataairpanas (hotspring), fumarol, mudpot dan kolamair hangat (warm pool). Lokasi penelitian secaraadministratif berada di wilayah KecarratanAmbarawa, Kabupaten Semarang, dan beradapada posisi astronomi antara 7o10'-7o15'LS dan3o30'-3o35' BT diukur dari Jakada. Daerahtersebut tercakup pada ll25 Peta TopografiLembar 41lxxfi-l bagian tengah. Maksud dari

penelitian ini adatah untuk mengukur kehilanganpanas alamiah dan memetakan alterasihidrotermal permukaan pada daerah prospekpanasbumi Ungaran di sekitar CandiGedongsongo. Tujuan dari penelitian ini adalahuntuk mengetahui mekanisme perpindahanpanas alamiah pada sistem panasbumi diGunung Ungaran., serta karakteristik altivitasinteraksi fluida - batuan di dekat permukaan,khususnya di sekitar Candi Cedongsongo

PROCEEDINGS OF JOINT CON\{ENTION JAKARTA 2OO3

The 32d IAGI and The 286 HAGI Annual Conveirtisn aod Exhibitioo

GEOLOGI DAN MAMFESTASIPANASBTJMI DAERAII GT]N{JNGUNGARAN

2.l Morfologi

Morfologi Gunung Ungaran dapat dibagimenjadi beberapa s:ttwm morfologi utama yaitumorfologi Gunung Ungaran Tua, morfologiGunung Ungaran Muda (daerah puncalq lerengdan loki) kerucut gunung api dan dataxao

alluvial. (Syabaruddin, 2003, in prep., volumeini).

2.2 Struktur Geologi

Strukhr geologi yang berkembang di daerahGunung Ungaran dan sekitarnya sebagian besarberupa sesar turun dan kekar. Sesar turun Ringinterbentuk akibat runtuhan tubuh GunungUngaran Tua yang terjadi karena proses volcanotectonic depression. Sesar yang lain adalah:Sesar GintunganSesar turun ini berarah baratlauttenggara yangmemisahkan Gmung Gendol dengan GunungLapakSeser GongsoSesar turun ini terbentuk akibat proses longsorantubuh gunungapi keamh baratdaya yangmemotong sesar Gintungan.Scsar TarukanSesar ini dihasilkan dari proses longsoran kearahselatan yang memotong sesar Gongso. Dilapangan dapat diamati berupa kenarnpakanadanya brmk morfologi yang tajam antarabagran footwall dengan hanging wall. Padarekahan akibat longsoran menghasilkan alursungai yang dalam dan terjal.Sesar Panjang.Sesar ini juga terbentuk akibat proses longsoranyang memotong sesar Tarukan. Terdapat gawirsesar yang terjal dan bukit yang ada dibawahgawir tersebut terlihat memanjang kearahselatan. Pada bidang sesar tersebut dijumpaiadanya pemunculan manifestasi panasbumi yangberupa mataak pffiff, fumarol, mud potsteaming ground, kolam air hangat, mataairbiasa dan batuan yang mengalami alterasi(altered rock).

2S litologi

Litologi di atea manifestasi Gedongsongosebagian besar tersusun oleh endapan piroklastik

aliran yang berkomposisi andesitik (andesit *piroksen), di beberapa tempat dijumpai endapanpiroklastik surge dan endapan piroklastikjatuhan.

2.4 Monlfestasi Panasbumi

Manifestasi panasbumi sebagian besar terdapatdi sekitar lembah Kali Panjang bagran hulu dilokasi wisata Candi Gedongsongo yang berupamataair pana-s, mud pot, fumarol, kolam airhangat, steaming ground dan altered ground,manifestasi di daerah Candi Gedongsongo iniyang menjadi objek penelitian ini. Manifestasipanasbumi yang lain muncul di bagian kakiGunung Ungaran bagian selatan (Banaran)berupa mataak dingin (diluted bicarbonatewater), di lereng utara Gunung Ungaran(Gonoharjo) berupa matazk panas, daerahGunung Kendalisodo (mataair pana.s), daerahDiwak (mataair panas-hangat) dan Kaliulo (mataak panas)

HASILPENELITTAN

3.1 Pemetsan suhu dan konduktlvites

Pernetaan suhu dan konduktivitas dilakukan diarea manifestasi panasbumi Gedongsongo seluaskurang lebih 200 X 300m. Dari peta suhu dankonduktivias terlihat adanya anomali padalembah Kali Panjangbagian hulu, terutama padasekitar steaming ground dan fumarol (gambar1). Suhu permukaan tnnah pada steaming groundada yang mencapai 82oC, dar 70oC, sedang disekitar fumarol mencapai 72"C, pada alteredground yang tidak aktif suhu permukaanmencapai 31 dan 32 "C pola-pola kontur suhumenunjukkan pola memanjang searahmemanjangnya lembah/struktur, Di lokasi lainjuga menunjukkan anomali suhu meskipunrelatif kecil yaitu pada altered ground sebelahtimur dan selatan yang merupakan bekasmanifestasi aktit dimana ditemukan bekaslubang fumarol dan lubang bekas mataairpanas.

3.2 Pengukuran debit suhu dan kehilanganpanas

Pengukuran debit dan suhu pada mataair panasdan fumarol di lembah Kali Panjangdimaksudkan untuk perhitungan kehilanganpanas alamiah, dengan hasil seperti pada Tabel i

PROCEEDINGS OF JOINT CONVENTION JAKARTA 2OO3

The 32d IAGI and The 28tb HAGI Annual Convention and Exhibition

Dari data pengukumn di atas dilakukanperhitungan kehilangan panas alamiah secarakonveksi dengan rumlrs:

Q = m C**. (T.rag - T outsi,b), dimana:

Q = kehilangan panas alamiahm: p.qC6 = konduktivitas panas ak: 4.2 KJ/kg(Siripongsatian, I 994)

Hasil perhitungan dilampirkan dalam tabel 2:

33 Geokimia mataair panas

Dari semua manifestasi yang ada dilakukananalisis kimia pada empat samp€l air panas yaitudali warm pool (lW2), hot spring (HS5, HS4)dan mud pot (lvf}). Dengan menggunakanklasifikasi air menurut Nicholson (1993),disimpulkan bahwa komposisi kimia air padakeempat sampel adalah dominan air sulfat -klorida dan air asam sulfat (Tabel 3 dan Gbr. 3)

Hasil perhitungan geotermometer gas dapatdilihat pada Tabel 4 dan hasil perhihrngangeotermometff fluida terlampir pada Tabel 5

3.4 Pemetaan alterasi hidrotermalpermukaan

Pemetaan alterasi hidrotermal permukaandilakukan untuk mengetahui zonasi alterasi,sehingga interaksi antara fluida hidrotermal danbatuan pada area manifestasi dapatdirekonstruksi. Metode yang dipakai adalahsarpling batuan alterasi di permukaan untukkemudian dilakukarl analisis X-ray dsnpemerilsaan sayatan tipisPemeriksaan sayatan tipis dan analisis XRDsedang dilaksanakan pada saat ini

PEMBAHASAN

Pemunculan manifestasi panasbrrmi diGedongsongo berkaitan erat dengan kondisigeologi, terutama adanya stn:ktu sesar yangbanyak terdapat di lereng. selatan GunungUngaran. Kemungkinan besar permeabilitasyang berperan dalam lsssrvoir panasbumi diGedongsongo adalah perrneabilitas sekunderyang dikontrol oleh struktur tersebut. Dari petasuhu tedihat adanya anomali panas yang cukupbesar pada lembah Kali Panjang bagian huluyang mencapai suhu 82"C, sedang dasrBbsekitarnya hanya berkisar 20 hingga 30an derajatCelcius. pada lembah sebelah timur Kali panjang

dan sebelah tenggaxa -'selatan juga terdapatanomali yang tidsk terlalu besar. Bila dikaitkandengan terdapatnya bekas manifestasi, makaanomali panas tersebut kemungkinanmenunjukkan adanya pergeseran posisi aktivitaspanas. Kasus serupa penah diteliti di NorthernTe Kopia (Mackenzie et. al., 1994) Padaperhitungan kehilangan panas alamiah terlihatbahwa mekanisme perpindahan panas alamiah diGedongsongo didominasi oleh konvetsi (padamataak panas dan firmarol) dan konduksi (padasteaming gound). Kecilnya debit mataair panas,kemungkinan disebabkan karena permeabilitasdi dekat yang kurang besar ataumeurang aktivitas hidrotermal di bawahpermukaan tidak terlalu besar.

Mengacu pade dath geokimia air dan mineralogi(sementara), dapat dikatakan bahwa interaksifluida - batuan di dekat permukaan melibatkanbatuian berkomposisi andesitik (andesitpiroksen) dengan fluida yang bersifat asam.Diinterpretasikan bahwa fluida temebutmerupakan steam heated water yang merupakanhasil kondensasi pada boiling zone.

KESIMPTJLAI{

- aktivias panas paling besar terdapat padafi:marol dengan heat fow sebesar 1095.4KJ/s dan pada mataair panas HS3 sebesar19.12 KJ/s, kolam air hangat s/Pz),24.6KJ/s serta mud pot (MP) dengan heat flowsebesar 28.4 KJ/s

- ft6mlrosisi kimia air panas di daerahGedongsongo adalah air klorida - sulfat danair asam sulfat

- anornali panas terbesar terdapat pada lembahKali Panjang bagian hulu

- dari perhitungan geotermometer cairan, suhureservoar berkisar antara 102"C hingga291"C

- geotennometer gas memberikan hasil suhureservoar antara 23 1

oC hingga 3 1 5'C

UCAPAN TERIMAKASIH

Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada:- Dewan Riset Nasional, yang telah

membiayai sebagian penelitian ini- Sdr. Arif Nur Kholis, mahasiswa Jurusan

Teknik geologi UGM, atas data Geokimia didaerah Gedongsongo

PROCEEDINGS OF JOINT CONVBNTION JAKARTA 2OO3

The 32d IAGI and The 286 TIAGI Annud Conveirtioa and Exhibition

SARAN

Penelitian ini perlu dilanjutkan yaitu denganperluasan daerah pemetaan dan kelengkapananal isis (Geologi, Geokimia, Geofi sika), shin€€ahasilnya dapat menjadi bagian daf,. data baseuntuk memonitor aktivitas panasbumi diUngaran.

DAT'TAR PUSTAKA

Hochstein, M. P., Ovens, S. A., Brorrlay, C.o

1996, Thermal Springs at Hot Water Beach(Coromandel Peninsula, NZ), Proceedings of thelth NZ Geothermal Works&op, New Zealand.

Mackenzie, K. M., Browne, P. R. I., Hochstein,M. P., 1994, Changes in Thennal Activity of theNorthern Te Kopia Geothermal Field (NZ)during 1993-1994, Proceedings of the 1& NZGeothermal Works hop, New Zealand-

Nicholson, K., 1993, Geothermal Fluid:Chenistry & Exploration Technique, SpringerVerlag Inc., Berlin.

Nur Kholis, A., 2003, io prep., InterpretasiShahur Panas, Kimiawi dan Hidrologi SistemPanas Bumi Gunung Ungaran BerdasarlcanData Geokimia Fluida Manifestasi Permukaan,Jur. Teknik Geologi FI UGM, Yoryakarta

Severne, C. M., Hochstein, M. P., 1994, Heatand Mass Transfer of the Hipua Thermal Area(Tokaanu-Waihi Geothermal Field) LakeTaupo,New Z,ealan&Proceedings of the If NZGeothermal Workshop, New Zealand.

Siripongsatian, S., 1994, Surface AlterationSatdy In the Northern Part of Takaanu-WaihiGeothermal Field Using Measurements ofMagnetic Gradient and Soil Temperature andXRD Analysir, Geothennal kr"stitute Universityof Auckland

Syabaruddin, 2003, in prep. Pemetaan FasiesVulkanik Pado Daerah Prospek PanasbumiGunung Ungaran Jawa Tengai, Jur. TeknikGeologi FT UGM, Yogyakarta

Whiteford, P. C., Caldwell, T.G., Bibby, H. M.,1994, Examination of Heat Flow and ResistivityValues at the Boundaries of the GeothermalSystem Beneath Lake Tampo, North Island,New Zealand, Proceedings of the tf NZGeotherrnal Worlahop, New Zealand.

PROCEEDINGS OF JOINT CONVSNTION JAKARTA 2OO3

The 32d IAGI and The 28tb HAGI Antlual Coavention and Exhibition

Tabel 1 llasil Pengukuran Suhu dan Debit mataair panas

Keterangan:HS : Hot springWP: warmpoolMP: mudpot

Tabel 2 hasil perhitungan kehilangan pan:ui secara konvelsi (Q konv) Cak 4.2KJ/l<g

pHt

udara(oc)

tfluida(oc)

\("c)

Debitq

(ccls)

Debitq

(m3/s)

rs1

4,5

2( 3( 2:).00002

j

:IS 2

4

2t 4t 1 13',,

).00013I

{s3 4,5 2t 7t 4( 10( 0.0001

{s4

5,5

2t 7( 4 3(

).00003(

TS5

4

2( 8( 5t).00000

(

vP2 20.t 38.( 1,7.1 33:).00033

a

\dP 4 2( & 3t 18( 0.0001t

lM4

2t 91 6i1,',,

10 I

tt

luida At I ccir p

Q konv(KJls)

{s1 2( 3( 1 2: 99( 0.415tIS2 2( & I l3: 99( 10.2536:{s3 2( 7t 4( 10( 9q t9.t26t{s4 2( 7( 44 3( 99( 6,58627t{s5 2( 8( Jt 99( 1.347191MPt 20.1 38.( t7.t 33i 99( 24.6461iVTP 2( & 3{ 18{ 99( 28.4407t

rM 2,( 9l 6:t;,l0 2.361 1095.,

otal 1186.71652

PROCEEDINGS OF JOINT CONVENTION JAKARTA 2OO3

The 32d IAGI and The 286 HAGI Annual Convcntion and Exhibitior

Tabel3 hasil analisis kimia air panas Gedongsongo

Tabel 4. hasil perhinrngan geoterulometer gas

Sampel

Konsentrasi (7o)

NamaSuhufctcl so4 HCO

3Gs1rwP 2)

49,g 50,10 Sulphate -

Cloride Water34

Gs2rHS 5)

30,5 69,50 Sulphate -

Cloride Water84

Gs3rHS 4) 54,2 33,4

12,34 Sulphate -Cloride Water

54

Gs4 (MP)9,48 90,5

0 Acid-SulphateWater

69

GeotermometerSampel

ReferensiFumarolGe<lonpsonso

BubbleGedonssonso

Bubble Dwak

1. CO2-H2S-H2-CH.{

{247 7 s I l2lo g(cH4/COt -6log(H2lCO2)-31og(H2 S/CO )+7lo gP coz+36.05't)-273

231,338 Tidak bisa(HrS ={)

Tidak bisa(Hz:0)

D' Amorc & Panichi(1e80)

2.F.z-Ar{ 70 [2,5+log(XnzD(a,)] ]

23l,tt4 238,635 Tid"k bisa(Ar={)

Amorsson &Gunnlaugsson (1985)

Geotermometer Gedongsongo - 1

Gedongsongo -

2

Gedongsongo - 3

Kisaran Referensi

l. Geotermometer Silikaa F309(s,1g-Log SiOz)l-

273il9,8-l{:-9'45

ffi5--ffi.*I i9-t

<250 Nicholson,l993

b U 5221 (s,7 s -Log SiOz)l-2't3

{,.?1.:pS6{ tlt tg:I ffi <250 Nicholson,l993

c I I 032/ 9.69 -Los SiO,)l - 9s,55323 113,743 92.9t104 <250 Nicholson.l993

PROCEEDINGS OF JOINT CONVENTION JAKARTA 2OO3

The 32d IAGI and The 286 HAGI Ansual Convention and Exhibition

273

d 11000(4,78-Log SiO)l21;

73,0M2189,5239

3 70.60038

< 250 Nicholson,1993

e [781(4,51-Log SiO2)]-273

25,0758740,8514

2 22.79326

< 250 Nicholson,l993

f l7 3 I I (4,52 -Log Sioz)l-273

4,93215519,5827

3 2.811832

<250 Nicholson,l993

c [1533(5,768-LogSior)l-273

*wpxj,ffi$tr

tr 120.3708

50-300 Ellis andMahon (1977)

h [1000(4,55-Log SiOz)].27;

I il?*$g*

100.0845

Giggenbachand Gouguel(1989)

2. GcotcrmomctcrNa/Ka

{856/pog(Na/I}r0,5871)-273

1394,504t066,25

I 1536.187

120-350 Truesdell(1e76)

b

{ 883/[Log(Na/K)+0,7 801\-2'13

r750,6421297,71

8 r956.007

120-350 Tonani (1980)

c

{933/[Log(Na/Iq{,9931\-273

13 10,12 I1031,59

7 1426.018

25-250 Arnorsson(re83)

d

{ 13 19/[Log(Na/K)+1 ,6991\-273

700,1861617,516

3 729.9346

250-350 Arnorsson(1983)

e

{1217lpog(Na/IQ+1,4831\A73

795,t603689,931

a 834.2287

120-350 Fournier (1979)

f{1178/pog(NalK)+1,47

01\-2'13

772,8635667,771

9 8tt.5741

120-350 Nieva &Nieva(1e87)

g

{13901[Log(NaK)+1,7501\-273

7t5,3797 634,214

744.4648

Giggenbach(1e88)

h

{855,6/pog(Na/K)+0,5871t.273

1392,6011064,84

7 rs34.046

180-350 Ellis &Mahon(1e77)

3. GeotermometerK,/Ms

{aa 1 0/[Log(K/Mg " )+l 4]l -273

31,20113 24,9813 31,62 50-300 Giggenbacb(1 988)

4. Geotermometer Lillvlg

{220A / lLo g(Lt/Mgt n 1+ 5,47 A

1\-273

450,6531 I 50-300 Kharaka andMariner (1989)

5. Geotermometer NalLi{ 1 590/[Log(Na/Li)+0,7 7 9]l -

273 W..'g.i'i*til;

209,957 Kharaka et. al.(1e82)

6. Geotermometer Na-K-Ca

(16a7l{Log(Na/K)+bpog(cataa.Ia)jry-273

612649689,0268

4

60,29 180-3s0 Amorsson(1e83)

PROCEEDINGS OF JOINT CON\TENTION JAKARTA 2OO3

The 32d IAGI and The 286 HAGI Annual Coovention and Exhibitim

Keterangan: angka-angka yang bertanda shading adalahharga suhu reservoar yang bias digunakan.

Tabel 5. Hasil perhitungan geotennometer fluida

- Gambar 1: Peta Suhu daerah Gedongsongo dan sekitarnya (suhu dalam'C)

\))o't/ll,/

,({u\\ \Jegl'i \/l\-/30 (\Y( )\ I (

'( ) j) / *r^*n6*\ xZ ,/ /f \,e' i(--r/\ -d-'\

--'-- 2sn

PROCEEDINGS OF JOINT CONVENTION JAKARTA 2OO3The 32d IAGI aod The 286\ HAGI Amual Convention and Exhibition

//+it 1[.'\]-i!a-Zt;<\\,\\r-.--. A" -.\,'\{-)\U.&Gambar 2 Peta Lokasi Pengukuran Manifestasi Panasbumi da€rahGedongsongo

Gambar 3 Diagram Segitiga analisis jenis air