33001701

8/19/2019 33001701

http://slidepdf.com/reader/full/33001701 1/7

_

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsolop dan Radiasi 1998

KARAKTERISASI PANASBUMI DIDAERAH SUMATRA DAN SULAWESI

UTARA DENGAN MENGGUNAKAN GEOTERMOMETER T

18

O

SO4-H2O

Zainal Abidin, Wandowo, E. Ristin P.I., Djiono, dan Alip

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi

ABSTRAK

ID0000125

KARAKTERISASI PANASBUMI DI DAERAH SUMATRA DAN SULAWESI UTARA DENGAN

MENGGU NAKAN GEOTERMOMETER T O

s o + H 2 0

.

Penentuan suhu reservoir panasbumi dari manifestasi

permukaan di daerah Sum atra dan Kotamobagu - Sulawesi Utara telah dilakukan dengan m enggunakan geoterniometer

isotop T'

S

O

SO 4 H 2 O

. Suhu sumur SBY -3 juga ditentukan sebagai pembanding. Metode geotermometer T

I 8

O

S O 4

_

m o

dilakukan dengan mengana lisis isotop

I8

O dari H

2

O dan

34

S dari ion sulfat (SO

4

) yang terlarut dalam fluida panas.

Nilai suhu ditentukan dengan formulasi Mizutani Rafter. Hasil penentuan suhu mata air panas mendidih di Sumatra

(Tamban g Sa wah, W aipanas, Rantau Dadap dan Sarula) menunjukkan suhu di atas 200°C dengan karakteristik fluida

kesetimbangan dalam. Sedangkan suhu mata air panas tak mendidih menunjukkan suhu lebih rendah (150°C) dengan

karakteristik fluida percampuran.

ABSTRACT

GEOT HER MA L CHARACTERIZATION IN S UMATRA AND NORTH S ULAW ES I US ING

GEOTHERMOMETER T

Determination of geothermal reservoir temperature of surface manifestation in

Sumatra and Kotamobagu - North Sulawesi has been done using geothermometer isotope T

I8

O

SO4 H20

. SBY-3 (Sibayak)

well temperature has also been determined as reference. Geothermometer T

18

O

SO4 H20

method is performed by analyzing

isotope

18

O of H

2

Oand

34

S of sulfat ion (SO

4

) dissolved in the hot fiuid. The value of temperature is determined using

Mizutani Rafter formulation. The temperature determination result of the boiling spring in Sumatra (Tatnbang Sawah,

Wa ipanas, Rantau Dadap and Sarula) indicates that the temperature is above 200°C w ith the deep equilibrium fluid

characteristic, whereas the temperature of the non boiling spring indicates lower temperature (150°C) and the fluid

characteristic is mixing.

PENDAHULUAN

Teori Geotermometer

T

1 8

0

S

Pengembangan energi panasbumi menjadi energi

listrik

di

Indo nesia kini meng alami kemajuan pesat seiring

dengan kebutuhan akan energi

d an

tersedianya sumber daya

alam. Penelitian eksplorasi untuk mengetahui potensi

sumber panasbumi tnerupakan tahapan yang sangat

menentukan dalam rangka t indak lanjut eksploi tasi .

Perkiraan suhu reservoir menggunakan geotermomeler

isotop

dan

kimia dar i manifestasi perm ukaan seperti mata

air panas

dan

fumarole da pat dipakai untuk mengetahu i

potensi

dan

daerah

up

flow sumber panasbum i.

Disampin g geotermometer kimia, isotop

18

O dalam

keset imbangan SO

4

- H

2

O

dal am fluida sang at dap at

dipercaya untuk digunakan sebagai geotennometer pada

daera h pana sbum i yan g bersifat water domin ated system .

Selain

i tu

hubungan antara

I8

O dan

M

S dalam senyawa sulfat

dapat mengungkapkan berbagai proses geokimia seperti

kesetimbangan fluida, percampuran dan asal-usul fluida (1).

Aplikasi geoterm oineterT

O

SO4 H2O

telahdilakukan

pada berbagai manifestasi pe nnuk aan d aerah panasbumi

di

Suinatera dan Kotamabag u

-

Sulawesi Ulara. Sebagai acuan

penentuan suhu dengan geotermometer

ini,

dilakukan ju ga

pengukuran pada sumur lapangan panasbumi Sibayak

karena pada daerah

in i

telah diketalnii suh unya secara pasti

dengan menggunakan peralatan custer.

Tekni k geo t e rmome t e r i so t op

T

18

O

SO4

H2O

didasarkan atas pengukuran isotop

18

O

yang terdistribusi

(fraksinasi) diantara senyawa H

2

O dan SO

4

yang berada pada

kesetimbangan kimia dalam fluida panasbum i. Hubun gan

faktor fraksinasi isotop

18

O ( a l 8 )

t e rhad ap suhu

digambarkan dalain reaksi kesetimbangan dibawah

ini.

oc

S

O

4

+ R ,

18

O

S

I6

O

3

18

O H

2

16

O

Dalam reaksi tersebut faktor fraksinasi

( a l 8 )

merupakan

fiingsi dari suhu

: a = f(T).

Berdasarkan eksperimen yang dilakukan oleh

MIZUTANI

dan

RAFTER

1969

terhadap h ubung an <x

v s

T telah

di

peroleh hubungan matematis antara

a

terhadap

suhu seperti persamaan dibawah

ini (2, 3 ).

2.88

x 10

6

ln

D i m a n a

a =

a =

•p

1000-

1000-

8

8

I8Q

8

0

4.1

SCM

65

8/19/2019 33001701


Penelitian dan Pengcmbangan Aplikasi Isotop dan RaJiasi 1998-

8

18

0

SO4

adalah rasio relatif

18

O/

16

O dalam senyawa S0„

yang diukur dengan spektrometer massa.

5

IS

O

H2O

adalah rasio relatif

I8

O/

16

O dalam H,O.

Penentuan suhu deng an geotenn ometer iiii sangat baik untuk

suhu antara 100 dan 300°C. Kesetimbangan kimia T

O ^ ^ pada kondisi reservoir suhu 300°C tercapai dalani

waktu 2 tahun, sedangkan pada suhu 200°C dan 100°C

kesetimbangan kimia tercapai masing-masing selama 18

tahun dan 500 tahun.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Bahan yang digunakan ialah AgNO

3

0,1

N, HgCl

2

, nitrogen cair, aseton, CO

2

padat, Cu

2

O, grafit

ser ta contoh f luida dari lapangan panasbumi daerah

Sulawesi Utara (Kotamobagu - KTB , L obong - L B,

Kapondohan - KM) dan dari Sumatra (Tambang Sawah -

TSA, Rantau Dadap - R DD, Sarula - SRL, Sibayak -SBY )

Alat.

Alat yang digunakan ialah spektrometer

massa Sira 9 ISOG AS dan Delta S F innigan , sulphate

preparation line dan sulphide preparation line

SCDENTIFIC

SOLUTION L td . isoprep-18, spektrometer serapan atom,

pH meter, terniometer digital dan alat timbang.

M e t o d e S a m p l i n g . P e n g a m b i l a n c o n t o h

manifestasi pennukaan dilakukan dengan cara meniasukkan

20 ml contoh fluida panasbumi kedalam vial kedap udara

untuk dianalisis kadar

18

O dalam H

2

O. Untuk analisis kadar

18

O dalam sulfat, contoh fluida panasb umi sebanyak 1-2

liter tergantung kandungan sulfat yang ada dimasukkan

kedalam vial plastik, kemudian di tambahkan ± 0,1 grain

HgCl

2

untuk pengavvetan guna menjaga reduksi bakteri

terhadap sulfur (4).

a.

Metode Analisis Contoh

Anal is i s

18

O dalam H

2

O dilakukan dengan metode

Epstein Mayeda yaitu 2 ml contoh direaksikan dengan

gas CO

2

pada kondisi vakum pada alat isoprep-18 seperti

reaksi dibawah ini.

H

2

18

O + C

1 6

O

2

29°C

vakuni

C

16

O

I8

O + H

2

16

O

b.

CO

2

hasil reaksi dimasukk an kedalam spektrometer

massa untuk pengukuran rasio

I8

O/

I6

O.

Analisis

18

O dalam ion sulfat dilakukan deng an cara

terlebih dahulu mengendapkan ion sulfat dalain fluida

menjadi endapan BaSO„ Sebanyak 25 mg endapan

BaSO

4

direaksikan dengan 50 mg grafit pada lempeng

platina dalam kondisi vakutn dan suhu 1000 °C pada

alat sulphate preparation line dengan reaksi sebagai

berikut :

SO

J

4

+ C

1000 °C

vakum

S

:

+ CO,

Gas CO

2

yang te rbentuk diuku r

I8

O -nya dengan

spekt rometer massa . Ni la i

I8

O dar i gas CO

2

in i

menunjukkan nilai

IS

O dari SO

4

.

c. Ion S

2

yang terbentuk diatas direaksikan dengan AgNO

3

menjadi Ag

2

S dan kemudian direaksikan dengan Cu

2

O

pada kondisi vakum dan suhu 1000 °C pada alat

sulphide preparation line untuk memperoleh gas SO

2

.

Gas SO

2

ini dialirkan ke spektrometer massa Delta S

untuk analisis isotop

M

S.

d. Analisis kation

Contoh fluida panasbumi disaring dengan kertas saring

milipore kemudian dialirkan ke alat Spektrometer

Serapan Atom untuk analisis kadar kationnya.

e. Penguk uran suhu contoh fluida dilaku kan di lapang an

dengan inenggunakan digital termometer sedangkan

pengukuran tingkat keasaman (pH) dilakukan dengan

menggunakan pH-ineter.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Data hasil analisis isotop

18

O dalam H

2

O dan sulfat

serta isotop

M

S tertera pada Tabel 1. Pada tabel tersebut

terlihat kandungan isotop

18

O dalam sulfat pada mata air

paiias mendidih (boiling spring) mempuny ai nilai -1 sampai

+ 1,5 %o SMOW , sed angk an kan dun gan

M

S sulfatnya

memp unyai nilai lebih besar dari 14 %oC DT. Nilai tersebut

menunjukkan bahwa fluida mata air panas berasal dari

reservoir dalain keadaan kesetimbangan (deep equilibrium),

kecuali pada mata air panas mendidih KM3 (Kopondahan

- Kotamabagu) menunjukkan nilai

I8

O sulfat sangat tinggi

yaitu +8,23 %o. Nilai tersebut m encerminkan kemu ngkinan

mata air panas tersebut berasal dari reservoir dangkal

( sha l low e qu i l i b r ium ) . T ingg inya n i l a i

18

O sul fa t

k e m u n g k i n a n d i s e b a b k a n o l e h p e n g a r u h o k s i d a s i

permukaan (5).

Kandungan isotop

1S

O sulfat untuk fumarole relatif

bes ard an isotop **S relatif kecil. Hal ini jelas menu njukkan

adanya proses oksidasi H

2

O menjadi sulfat di permukaan

bukan pada reservoir dalam. Adanya O, udara luar dan

terbentuknya ion SO

4

yang relatif besar mempen garuhi nilai

isotop

18

O dan

34

S da lam sul fa t te r sebut . Gam bar 1

memperlihatkan hubungan antara isotop

I8

O dan

M

S dalam

ion su l f a t. G a m ba r t e r se bu t de ng a n j e l a s da p a t

men ginfon nasikan proses asal-usul f luida dan proses

mixing dalam sistem panasbumi. Terlihat bahwa mata

air panas mendidih yaitu Tambang Sawah (TSA), Rantau

Dadap (RDD 5 & 6) dan Sarula pada gambar tersebut

terletak pada daerah deep equilibrium . Sedangkan mata

air panas Lobong (LB) Kotamabogu dan Rantau Dadap

(RDD 8) ter letak pada daerah mi xin g antara deep

equlibrium dan fumarole (6).

Geotermometer.

Tabel 3 dan 4 memperlihatkan

hasil perhitungan dan evaluasi suhu reservoir dari berbagai

mata air panas di daerah Sumatera dan Sulawesi Utara.

Untuk inata air panas mendidih TSA, RDD5 dan 6, SRL

dan KM3 terlihat bahwa suliu yang dihitung mengg unakan

geotennometer isotop T

I8

O

SCM li2O

dan geotennometer kimia

meiumjukkan nilai yang relatif sama. Suhu reservoir di

66

8/19/2019 33001701


-Penelitian dan Pengemba ngan Aplikasi lsotop dan Radiasi

daerah Tam bang Sawali yang diukur dengan geotermometer

isotop mcnunjukk an nilai 255 °C. sedangkan dengan

geotermometerkimia (T

NfrK

, T

Na KCa

dan T

K Mg

) lnenunjiikkan

suhu antara 236 dan 262 °C. Demikian pula untuk daerah

Rantau Dadap dan Sarula nilai suhu reservoirberdasarkan

geotermoineter isotop menunjukkan nilai masing-masing

250 °C dan 266 °C. Untuk niata airpanas permukaan seperti

Lobong (LB), suhu hasil perhitungan berdasarkan isotop T

I8

O

S04

.

HX)

menunjukkan nilai relatif lebih rendah daripada

hasil perhitungan dengan geotermometer T

NB

_

K

.

Untuk gambaran yang lebih jelas, pada Tabel 4

d ipe r l iha tkan has i l pengukuran s uhu be rdas a rkan

geotermoineter isotop T

18

O

SCM

.

H2O

dan hasil pengukuran

langsung dengan custer (suiiu aktual) pada sumur panasbuini

Sibayak (SBY-3 dan 4). Suhu hasil pengukuran langsung

dengan custer pada sumur panasbumi setelah pemanasan

sumur selang 90 hari menunjukkan suhu 260 °C (SBY 3

dan 4), sedangkan hasil pengukuraii dengan geoterniometer

isotop pada sumur SBY-3 menunjukkan nilai 251 °C, atau

relatif lebih rendah 9 °C, tetapi pada sumur SBY-4

pengukuran dengan geotermometer isotop menunjukkan

nilai lebih besar 15 °C.

KESIMPULAN

1. Mata air panas mendidih Tambang Sawah, Rantau

Dada p (5 dan 6) dan Sarula di daerah Sum atra berasal

dari daerah deep equilibrium , sedangkan mata air

panas L obong-Kotamobagu-Sulawesi Utara dan Rantau

Dadap 8 berasal dar i proses percampuran antara

fiimarole dan shallow equilibrium .

2. T erdapa t kes am aan s uhu yang d ih i tung dengan

menggunakan geotermometer T O

SO4

.

H2O

dan kimia pada

mata air p anas Ta mb ang Savvah (255°C), Rantau Dadap

5 dan 6 (250 »C), Sarula (266°C) sedangkan T

18

O

SCM

.

H2O

Kotamobagu lebih rendah daripada T , ^ .

DAFTAR PUSTAKA

1. ABIDIN, Z. , WANDOWO, INDROJONO, ALIP,

DJIJONO, dan E. RISTIN. PI„ Kamojang overview

and geo the rmomete r s tudy , Compi la t ion o f

Presentation Ma lerials, Advisory Group Meeting

on Isotope Application in Geothermal Energy

Developmen t , Vien na. 29 May - 1 June (1995).

2.

MIZUTANI, Y., and RAFTER, TA. Oxygen isotope

composition of Sulfates - Part 3. Oxygen isotopic

fractination in bisulphate and water system, N.Z.J.

Sci , 12(1969)54.

3. MIZUTA NI, Y., Isotopic composition and underground

temperature of the otake geothennal water Kyushu

Japan, Geochem J, 6 (1972) 67 .

4.

GIGENBACH, W.F ., Isotope Geothennom eters, IAEA,

Vienna(1980).

5.

MARINER, R.H., PRESSER, T.S., and EVAN S. W.C.,

Geothermometry and water-rock interaction in

selected thermal system in the cascade range and

Modoc Plateu Western United States, Geothermics,

22 , 1 (1993) 1.

6. D'AMORE, F., GIOVANNI GRANELL I, and EGIZIO

CORAZZA, The geothernial area of El Pilar-

Casandy State of Sucre Venezuela geochemical

exploration and model, Geothermics, 29, 3 (1994)

283.

6 7

8/19/2019 33001701


Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan

Radiasi

1998-

Tab el 1. Da t a i so to p 0 d a n

M

S m a t a a i r p a n a s , f u m a r o l d a n h e a t e d

p o o l d aerah p an asb u mi d i Su matr a d an Su lawes i U ta ra

No

1.

2.

3.

4.

5.

6 .

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16 .

17.

18.

Ko d e samp el

TSA

R D D - 5

R D D - 6

R D D - 7

R D D - 8

SBY-3 (well)

SB Y-4 (wel l )

L B - 1

L B - 2

L B - 4

L B - 6

K M - 3

K T B - 3

B K - 1

T P - 2

T P - 3

T P - 4

SRL

9 6 , 2

95

90

98

85

-

-

70

65

64

78

93

101

88

86

97

70

90

PH

7,0

7,0

7,0

< 1

7,0

-

-

6 ,5

6 ,5

6 ,5

7,0

6 ,0

1,0

7,0

< 4

< 4

< 4

7,0

5

18

O

HX)

-6 ,9

-6,9

-6,8

-2,3

-8,6

-9,4

-8,9

-5,7

-3,9

-6,3

-4,4

-6,1

-2,9

-6,7

-4,0

-3,0

-2,3

-4,3

Z

-0,72

-0,65

-0,3

3,8

4,0

-3,07

-3,77

6,32

5,49

7,2

3,29

8,23

9,92

5,77

-3,1

-7,2

-2,0

1,5

14,2

26,3

21,65

-0,15

12,5

18,2

16,8

17,2

4,5

8,7

7,4

16,3

-0,85

14,5

2,1

4,7

4,7

30,3

Tab el -2 . Da ta k a t io n mata a i r p an as , f u maro l d an ' h ea ted p o o l d aerah p an asb u mi d i

Su matr a d an Su lawes i U ta ra

No

1.

2.

3.

4.

5.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16 .

17.

18.

K o d e s a m p e l

TSA

R D D - 5

R D D - 6

R D D - 7

R D D - 8

L B - 1

L B - 2

L B - 4

L B - 6

K M - 3

K T B - 3

B K - 1

T P - 2

T P - 3

T P - 4

SRL

J en is

MP

M P

MP

F UM

MP

MP

MP

MP

MP

M P

F UM

MP

HP

HP

HP

MP

Na

+

(p p m)

1559

96 6

1096

43

3 1 6 , 6

371

6 31

127

417

305,4

81

200

291,2

272,2

3 0 6 , 6

44 5

K

+

( p p m )

242

121,5

121,5

2,1

34,6

77

114

54

114

11,4

3

21

12,3

14,2

12,26

7 6 ,1

Ca

2+

( p p m )

97

49

50

0,1

0,6

89

196

31

38

89,3

6

107

0,02

0,28

0,06

0,17

M g

2+

( p p m )

0,1

0,05

0,13

0,3

0,56

5,8

7,7

4,8

5,0

0,14

49,6

2,1

0,01

0,02

0,02

0,01

L i

+

( p p m )

5,4

6 ,1

6 ,1

0,01

1,9

2,3

0,9

1,6

3,5

0,31

0,1

1,4

0,91

0 , 66

0,5

4,6

6 8

8/19/2019 33001701


_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi hotop dan Radiasi 1998

Tabel-3. Evaluasi hasil perhitungan geotennom eter isotop dan kimia

pada mata air daerah panasbumi di Suinatra dan Sulawesi

Utara

No

1.

2.

3.

5.

8.

9.

10.

12.

14.

18.

Kode sampel

TS A

RDD-5

RDD-6

RDD-8

LB-1

LB-2

LB-4

KM-3

BK-1

SRL

Na-K

25 7

23 7

226

224

288

273

382

145

222

26 7

Na-K-Ca

236

-

-

226

220

26 3

131

172

-

H-M g

26 2

244

220

140

128

136

120

126

164

26 2

T

I8

O

S04-M2O

255

25 3

247

141

180

189

131

123

143

26 6

Tabel-4. Perbandingan hasil perhitungan suhu

secara geotennonieter dan pengukuran

custer (dcep vvell) pada sumur SBY-3

dan SBY-4.

No Kodesampel T ^ T '°O

SO4

.

H2O

6. SBY-3 -26 0 251

7. SBY-4 -26 0 275

6 9

8/19/2019 33001701


8

s

n

0

•o

30

25 -

20

15 -

10

:

5

:

0

-5 H

-10

-5

Fumarol

9

o

15

o

Shallow Equilibrium

c

1

6

5

o

6

Deep Equilibrium

10 15

S-34 dalam SO4 o/oo)

20

25

30

Gb .1 Evaluasi Hu bungan O-18fso4; Vs

S-34 so4)

Dalam Sistem Panasbumi

8/19/2019 33001701


Penelilian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radimi 1998

SKUS

NAZAROH

Apakah metode yang Anda gunakan dapat

digunakan untuk nienentukan kuantitas panas bumi dalam

riser voir tersebut ?

ZAINAL ABIDIN

Metode ini secara langsung tidak dapat digunakan

untuk menghitung kuantitas panasbumi. Tetapi apabila kita

juga menganalisis

I8

O dalain batuan selain

I8

O dalani H

2

O,

maka berdasarkan teori

I8

O hingga antara H,O-mineraI

besaran permeabilitas reservois dapat diperkirakan. Dengan

mengetahui liilai penneabilitas maka kuantitas suinber panas

bumi dapat dilakukan.

WIBAGYO

1. Apakah metode ini bisa berlalu pada semua lapang panas

bumi ?

2.

Mengapa pembanding untuk pengukuran Caster hanya

2 titik di Sibayah. Bagaimana dibanding di lapang yang

lain?

ZAINAL ABIDIN

1. Metode ini berlaku untuk sistem panas bumi yang di

dominasi oleh air (water dominated) berati untuk

lapangan dengan sistem tersebut dapat dilakukan.

2.

Kebetulan lapangan yang siap untuk water dominated

di Indonesia baru lapangan Sibayak.

SUWIRMA

Kenapa untuk pengukur sulfida tidak langsung dari

BaS, dan reaksi pengendapan AgS bagaimana ?

ZAINAL ABIDIN

Karena yang ingin diukur adalah isotop

34

S yang

ada dalam senyawa sulfat, tetapi bukan yang ada di dalam

senyawa H

2

S dan Sulfida lainnya. S = + Ag + pH3-4 Ag^S.

MUNSIAH MAHA

1. Tujuan penelitian ini apakah hanya untuk validasi

metode atau untuk melakukan pengukuran

sesungguhnya karakteristik panas bumi di suatu tempat

(Sulawesi utara).

2.

Bagaiinana ketelitian metode ini misalnya untuk

pengukuran suhu bila dibandingkan dengan metode

pengukuran lain (dalain kesimpulan tidak terlihat).

ZAINAL ABIDIN

1. Tujuan penelitian dapat dilakukan sekaligus antara

validasi pengukuran dari aplikasi dalam lapangan panas

bumi.

2.

Untuk fluida yang mendidih (bacling spring) yaitu

kondisi full eguilibrium ketelitian metode kimia isotop

relatif tinggi. Metode isotop lebih realible dari kimia

karena mempunyai waktu cguilibium yang lama pada

perubahan suhu pada saat fluida naik ke permukaan.

33001701

Documents

Transcript of 33001701