TEMPERATUR BUMIGRADIENT GEOTHERMAL :Perubahan temperatur terhadap kedalaman, makin besar kedalaman, makin besar temperatur.Gradient rata-rata bumi sebesar 30C/km 1/ 30 m

PENGUKURAN GRADIENT GEOTHERMALUntuk mendapatkan data pengukuran yang tepat, maka dalam pengukuran, harus menghindari :Pengaruh temperatur permukaan bumiAir tanahDarat : pengukuran temperatur dilakukan pada lobang dengan kedalaman lebih dari 100 m dengan cara membuat lobang bor yang diisi dengan cairan ( fluida ) yang tidak memberikan arus konveksi panas, ketelitian pembacaan sampai 0,01 C

Di bawah laut/ samudra :Temperatur di bawah laut/ dasar samudera sudah cukup stabil sehingga tidak perlu membuat lubang bor yang dalam ( + 5 m ), bahkan pengukuran dapat dilakukan dari permukaan dasar laut

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TEMPERATUR PERMUKAAN BUMI Pancaran pans dari matahariPanas yang naik dan mengalir dari dalam bumi, berhubungan dengan adanya gradient geothermalAlbedo/ reflectivity, perbandingan antara radiasi/ sinar yang dipantulkan permukaan bumi dan radiasi total yang diterima dari matahari. Albedo rata-rata = 0,29, tergantung dari komposisi batuan di permukaan bumiEmmisivity, yaitu sifat dari permukaan yang memancarkan panas.Panas yang hilang ke udara

Teorhema Gustav Kirchoff tahun 1989 setiap benda dalam keadaan kesetimbangan termal dengan radiasi daya yang dipancarkan adalah sebanding dengan daya yang diserapnya.Untuk benda hitam, teorema kirchoff dinyatakan oleh :Dengan J(f,T) adalah suatu fungsi universal (sama untuk semua benda) yang bergantung hanya pada f , frekuensi cahaya, dan T, suhu mutlak benda. Persaman ini menunjukkan bahwa daya yang dipancarkan persatuan luas persatuan frekuensi oleh suatu benda hitam bergantung hanya pada suhu dan frekuensi cahaya dan tidak bergantung pada sifat fisika dan kimia yang menyusun benda hitam, dan ini sesuai dengan hasil pengamatan.

HUKUM STEFANJosef Stefan (1835-1893) pada tahun 1879, mendapatkan secara eksperimen bahwa :daya total persatuan luas yang dipancarkan pada semua frekuensi oleh suatu benda hitam panas, Itotal (intensitas radiasi total), adalah sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlaknya.

Itotal = adalah intensitas (daya persatuan luas) radiasi pada permukaan benda hitam pada semua frekuensiRf = intensitas radiasi persatuan frekuensi yang dipancarkan oleh benda hitamT = adalah suhu mutlak benda = tetapan Stefan-Boltzman ( 5.67 x 10-8 W m-2 K-4)

Untuk benda panas yang bukan benda hitam akan memenuhi hukum yang sama hanya diberi tambahan koefisien emisivitas, e, yang lebih kecil dari I

, sehingga persamaan tersebut juga dapat ditulis dengan :

P adalah daya radiasi (watt = W) dan A adalah luas permukan benda (m2).

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI BESARNYA GRADIENT GEOTERMALVariasi konduktivitas dari batuan.konduktivitas berbanding terbalik dengan gradient geothrmal, konduktivitas besar t kecil, konduktivitas kecil t besar.Jarak terhadap sumber magma atau mata air panas makin dekat jaraknya, gradient geothermal makin besar.Sirkulasi air tanah dari bawah ke permukaan dapat menaikan atau menurunkan gradient geothermal.Gradniet besar karena air tanah dekat dengan sumber magma, gradient kecil karena air tanah membawa panas dari bawah ke atas. Kelembaban batuan, makin lembab batuan, konduktivitas thermalnya akan semakin tinggi sehingga menurunkan gradient geothermal.Produksi/konsumsi panas yang diesebabkan oleh adanya reaksi kimia ( endoterm/exoterm).Tekanan dan temperatur, kenaikan temperatur dan tekanan menyebabkan kenaikan konduktivitas yang selanjutnya akan menurunkan gradient geothermal

Gutenberg : konduktivitas batuan naik terhadap kedalaman, atau makin ke dalam gradient geothermalmakin rendahBridgeman : konduktivitas batuan mempunyai hubungan dengan kecepatan gelombang kompresi dalam batuan tersebut dan jarak antara molekul dalam batuan.7. Radioaktivitas, desintegrasi menimbulkan panas yang akan menaikkan gradient geothermal.

SUMBER TEMPERATUR BUMIPanas yang dihasilkan akibat peluruhan zat radioaktifPanas yang sudah ada pada waktu bumi terbentukPanas agradasi, akibat adanya pengerutan bumi dan tumbukan serta pelepasan energi potensial yang menimbulkan panas yang disebut panas agradasi

PERHITUNGAN HARGA ALIR PANAS ( HEAT FLOW )

Perambatan panas terjadi dengan 3 cara :Konduksipanas yang merambat tidak diikiuti oleh gerakan molekul-molekul penghantar, terjadi pada benda padat, cair, dan gas.

KonveksiPanas yang merambat diikuti oleh gerakan molekul-molekul media penghantar, terjadi pada media cair dan gas.

RadiasiPanas yang merambat melalui gelombang elektromagnet dan dapat terjadi pada media penghantar berupa benda padat, cair, gas dan pada ruang hampa udara.

Heat Flow (Alir Panas)

Didefinisikan sebagai perambatan panas dengan cara konduksi. Harga alir panas ( Q ) diperoleh dari perkalian konduktivitas panas ( K ) dengan landaian suhu ( dT/dZ) sehingga mempunyai persamaan :

Q = K x dT dZ

Konduktivitas panas dan landaian suhu harus pada suatu interval dan tempat yang sama. Pengukuran konduktivitas batuan dilakukan di laboratorium dan pengukuran temperatur untuk penentuan landaian suhu dilakukan di lapangan pada sumur dalam atau sumur dangkal.Satuan alir panas adalah HFU ( Heat Flow Unit ), dimana 1 HFU = 10 -6 kal/cm2 det Satuan konduktivitas panas adalah HCU ( Heat Conductivity Unit ), dimana 1 HCU = 10-3 kal/cmCdetHarga alir panas ( Q ) akan diperoleh dalam satuan HFU apabila konduktivitas panas dalam HCU dan landaian suhu dalam C/10 m.

Bumi bagian dalam merupakan benda yang relatif panas dibandingkan dengan bagian luarnya. Oleh sebab itu akan terjadi perambatan panas dari dalam bumi menuju permukaan bumi dengan cara konduksi. Anomali alir panas pada permukaan bumi antara lain terjadi pada :

Daerah seismik aktif yaitu pertemuan lempeng tektonikDaerah yang mempunyai unsur radioktif tinggiDaerah jalur gunung api ( daerah prospek panas bumi )Daerah geothermal / hidrothermal

CONTOH : Jalur gunung api di Indonesia sepanjang P. Sumatera, P. Jawa, dan Nusa Tenggara, serta Maluku dan Sulawesi. Harga alir panas pada jalur gunung api umumnya bervariasi antara 3 HFU 6 HFU sangat tergantung pada temperatur dan letak kedalaman magma.

PENYEBARAN ALIRAN PANAS DI PERMUKAAN BUMIBatas-batas daerah aliran panas dapat dikorelasikan dengan batas-batas tektonik atau fisiografi ( sea floor spreading dan plate tectonic ).Dasar samuderapunggung tengah dasar samudera merupakandaerah dengan heat flow tinggi dan bervariasiOcean basin merupakan daerah dengan heat flow tinggi dan bervariasiPalung samudra merupakan daerah dengan heat flow sedang dan relatif seragamTepi kontinen yang merupakan daerah tektonik aktif mempunyai heat flow tinggi

Kontinent / BenuaDaerah perisai pre Kambrium merupakan daerah dengan heatflow rendah dan relatif stabil.Daerah orogenesa merupakan daerah dengan heat flow tinggi karena adanya aktivitas tektonik dari gunugn api

CONCENTRATION OF RADIOACTIVE ELEMENTS ( FROM CLARK AND RINGWOOD )

REGIONSURFACE HEAT FLOWcal/sec cm2DepthkmUppmThppmKPer centHeat production10 -12cal/sec cm2

Oceanic1.25 - 120.421.680.690.71412 - 4000.13 0.030.52 0.120.22 -0.05 0.27 0.0680Shield1.00 - 161.004.001.631.6716 - 370.371.480.610.6337 - 2000.010.040.020200 - 4000.050.200.100Continental (a )1.20 - 161.325.282.152.216 - 370.421.680.690.714Continental ( b )1.50 - 161.877.483.053.12516 - 370.572.280.930.95

*