GEOKIMIA PANASBUMI

7.1 Eksplorasi Geokimia Panasbumi

Salah satu cara menentukan daerah prospek panas bumi adalah dengan eksplorasi geokimia. Eksplorasi ini meliputi analisa kimia pada manifestasi thermal di permukaan bumi seperti fumarola, mata air panas, resapan gas maupun analisa kimia pada fluida (gas dan air) dari hasil pemboran eksplorasi.Tujuan eksplorasi geokimia adalah untuk mengkaji kemungkinan pengembangan sumberdaya panasbumi. Parameter-parameter penting yang yang diperhitungkan pada penyelidikan geokimia untuk kemudian digunakan dalam penentuan keberlanjutan eksplorasi panasbumi, antara lain:1. Perkiraan besarnya sumberdaya (Resource Size)2. Prediksi temperatur reservoar (Resource Temperature)3. Permeabilitas formasi reservoar (Formation Permeability)4. Jenis fluida di dalam reservoar (Primary Fluid Type)5. Tingkat keasaman fluida (Acidity)6. Jumlah kandungan gas (Gas Content)7. Potensi pengerakan (Scaling Potential)8. Prediksi dampak pengembangan sumberdaya panasbumi bagi lingkungan sekitarnya (Environmental impact)

Tiga parameter pertama menentukan besarnya kapasitas sumberdaya.Sedangkan empat parameter terakhir digunakan untuk mengetahui karakteritik kimi fluida panasbumi yang kemungkinan dapat menghalangi pengembangan sumberdaya tersebut.Salah satu metode yang umum digunakan dalam eksplorasi geokimia untuk memprediksi temperatur reservoar adalah metode Geotherometer.Media yang digunakan dalam geothermometer dapat berupa ion-ion atau senyawa yang larut dalam air (solute geothermometer), gas-gas, maupun isotop-isotop. Pada bab ini haya akan diterangkan penggunaan dengan media solute geothermometer saja yang meliputi penentuan temperatur reservoar dengan kelarutan mineral silika (silica sollubility)dan pertukaran ion-ion alkali dan alkali tanah. (Na-K; Na-K-Ca; Na-K-Mg)

Pada metode solute geothermometer asumsi-asumsi yang digunakan adalah:1. Konsentrasi elemen-elemen atau spesies-spesies yang digunakan hanya dikontrol oleh temperatur pada saat reaksi mineral dengan fluida.2. Terdapat mineral dan atau spesies terlarut yang berlimpah di dalam sistem batuan dan fluida sehingga memungkinkan terjadinya reaksi yang seketika.3. Reaksi mencapai kesetimbangan di dalam reservoar.4. Setelah reaksi dalam reservoar, fluida akan mencapai permukaan dengan kecepatan alir yang memungkinkan tidak terjadinya kesetimbangan kembali (reequilibration) dalam perjalanannya menuju permukaan atau tidak terjadi reaksi di dekat permukaan.5. Tidak terjadi percampuran (mixing) dan pelarutan (dilution) pada fluida yang meninggalkan reservoar menuju permukaan atau setelah di permukaan (sebagai manifestasi permukaan).

Dengan demikian, tidak semua sampel-sampel air dari mata air panas dapat digunakan untuk geothermometer. Kriteriasampel mata air panas yang dapat digunakan untuk geothermometersebagai berikut:1. Mata air harus memiliki kecepatan aliran air yang tinggi (> 1 liter/sec)2. Temperatur mata air harus mendidih atau hampir mendidih (sekitar >900C)3. pH mendekati netral.

7.2Tipe Air di Daerah Panasbumi

Sampel air dari mata air panas yang dapat digunakan untuk perhitungan geothermometer hanya sampel yang memiliki kriteria-kriteria yang memenuhi asumsi-asumsi formula geothermometer. Pada bagian ini diperkenalkan cara menentukan tipe air dari suatu mata air panas yang dapat digunakan untuk geothermometer. Metode yang digunakan adalah metode ternary plot Cl-SO4-HCO3, seperti pada gambar berikut:

Gambar 7.1.Ternary Plot diagram yang digunakan untuk mengklasifikasi air panasbumi berdasarkan proporsi relatif ion-ion klorida, sulfida dan bikarbonat.(Nicholson, 1993).

Berikut adalah tahapan dan formula yang digunakan dalam menghitung proporsi masing-masing ion untuk kemudian diplot pada diagram Ternary Plot.

1. Jumlahkan konsentrasi klorida (ppm) , sulfat (ppm), dan bikarbonat (ppm). Konsentrasi = Cl- +SO4=+HCO3-(Persamaan 7-1)2. Hitung proporsi relatif dari masing-masing komponen jumlah di atas dalam persen (%).% Cl- = (Cl- / Konsentrasi) 100(Persamaan 7-2)% SO4 = = (SO4 =/ Konsentrasi) 100.(Persamaan 7-3)% HC03 - = (HCO3 - / Konsentrasi) 100...(Persamaan 7-4)

3. Plot posisi masing-masing mata air pada diagram Ternary Plot. Diagram ini membantu menentukan sampel dari mata air mana yang paling sesuai untuk perhitungan geothermometer, yaitu paling mendekati puncak titik Cl.

7.2.1 Silica Geothermometer

Silica/Quartz (SiO2) Geothermometeradalah metode yang paling banyak digunakan dan persamaannya paling akurat untuk diformulasikan dan dibandingkan dengan metode lainnya. Hal ini disebabkan telah banyak penelitian yang dilakukan untuk memformulasikan geothermometerini, diantaranya Mahon (1966), Fournier dan Rowe (1966), Fournier (1983) , Fournier dan Marshall (1983), Fornier dan Potter (1982).Silica geothermometer sangat dipengaruhi oleh proses-proses fisik seperti pendidihan (boiling) dan pelarutan (dilution) karena metode in dihitung berdasarkan konsentrasi absolut silika dalam fluida , bukan berdasarkan rasio dari konsentrasi tersebut. Silica geothermometer juga dipengaruhi oleh kelarutan silika dalam air dan jumlah uap air (steam) yang terbentuk pada tekanan uap (vapour).Diagram di bawah ini menggambarkan kelarutan silika dalam air padatekanan uap.

Gambar 7.2 Kelarutan silika (SiO2) dalam air pada tekanan uap

Dalam diagram tersebut terlihat bahwa kelarutan silika semakin besar dan semakin meningkat apabila suhu meningkat, tetapi proses ini hanya berlangsung sampai suhu 2500C. Berdasarkan sifat kelarutan silika tersebut diformulasikan persamaan geothermometer untuk suhu kurang dari 2500 C dan lebih dari 2500C.Untuk suhu di atas 2500C < T 700 CNa, K dan Ca = konsentrasi Na, K, Ca dalam mg/kg = 4/3 apabila T 0C 100 0CPenggunaan geothermometer ini harus lebih berhati-hati apabila digunakan pada suhu kurang dari 200 0C khususnya juga pada air yang kaya CO2.Sebaiknya tidak menggunakan geothermometer ini untuk tipe air dengan kandungan Cl- yang rendah atau air HCO3 -.7.2.4.Na-K-Mg geothermometerMetode ini dikembangkan oleh Giggenbach (1988) yaitu dengan mengeplot Na/1000-K/100-Mg dalam suatu diagram segitiga (Gambar 7.4). Geothermometer ini menggabungkan dua persamaan geothermometer lain yaitu Na/K dan K-Mg. Na/K mewakili proses kesetimbangan reaksi di dalam reservoar yang bersifat lambat, sedangkan K-Mg mewakili proses kesetimbangan yang cepat pada daerah yang mendekati permukaan. Dengan demikian geothermometer ini dapat digunakan untuk mengevalusi didalam reservoar maupun di level dekat permukaan.Keuntungan menggunakan metode ini adalah dapat menggambarkan jumlah sampel yang sangat banyak dalam satu diagram sehingga analisa semi kuantitatif dapat dilakukan sekaligus.Untuk sampel fluida yang dihasilkan dari sumur bor seperti pada pengeboran eksplorasi, umumnya mengandung Mg yang sangat kecil dan dalam diagram ini pada dasarnya yang berperan adalah persamaan Na/K. Walaupun demikian perlu diingat kembali bahwa geothermometer Na/K Giggenbach menghasilkan nilai yang paling tinggi diantara persamaan-persamaan lain. Sehingga untuk melihat sensitivitas hasil perhitungan dengan persamaan lain perlu diperbandingkan dengan geothermometer Na/K dari Fournier (1992)

Gambar 7.4.Ternary diagram untuk menentukan temperatur reservoar dan untuk mengetahui air yang telah mengalami kesetimbangan yang dapat digunakan untuk geothermometer oleh Giggenbach, 1988 (Nicholson, 1993).

Masalah yang muncul dalam penggunaan persamaan ini adalah apabila sampel diplot pada daerah immature Mg-rich, sehingga menyulitkan interpretasi apakah sampel air tersebut terkontaminasi oleh Mg dekat permukaan atau memang air tersebut telah mengalami ketimbangan dengan ion Mg di dalam reservoar.

Pada kasus pertama, Mg diambil dari dekat permukaan, persamaan Na/K menghasilkan nilai yang realistik. Sedangkan pada kasus kedua, dapat diselidiki apakah terdapat banyak sampel di sekitar lokasi yang dicurigai dengan hasil plot yang sama. Apabila benar demikian maka kemungkinan besar sampel-sampel tersebut telah mengalami kesetimbangan di dalam reservoar dengan ion Mg.

Interpretasi Data Kimia Airpanas Panasbumi dapat dipakai untuk menentukan:1. Batas lapangan dicirikan oleh: Peta Iso Cl- dan Iso Na/K rendah.2. Pelarutan air tanah dicirikan oleh: Peta Iso Cl- dan Na/K rendah, Mg tinggi.3. Arah aliran dicirikan oleh: Peta Iso Cl/B mengecil kearah hilir, Peta Iso B/Li membesar kearah hilir.

4. Jenis batuan dicirikan oleh: Kandungan: B, I, NH3, CO2 tinggi, batuan sedimen kaya organic. Kandungan: F tinggi, batuan Riolit, Obsidian, Pumice, Granodiorit. Kandungan: Li, Cs, Rb tinggi berasal dari batuan Riolit atau Andesit. Kandungan: Br umumnya pada batuan sedimen > dari batuan vulkanik. Kandungan: Li, Cs umumnya rendah pada batuan Basalt.5.Steam Heating dicirikan oleh: Kandungan SO4-, NH3, B, HCO3- tinggi, pH dan Cl- rendah, NH4+ tinggi. 6. Up Flow / Permeabilitas Tinggi / Zona Temperatur Tinggi dicirikan oleh: Peta Cl: kandungan Cl- tinggi. Peta Rasio: Na/K, Na/Ca, Na/Rb, Na/Li, Mg/Ca rendah. Peta Rasio: Cl/F, Cl/Mg, Cl/SO4-, Cl- / (HCO3- + CO3), Na / Mg tinggi. Kandungan: Ca, Mg, F dan SO4- rendah. Kandungan: SiO2 tinggi.