Overview of Chemistry of Geothermal Fluids

(Tinjauan Kimia Fluida Geothermal)

Abdi KristiantoAhmad Al ImbronAji SetiawanAlicya Inmas M.Atikah Azzahra

Outline

• Introduction of Geothermal System• Hydrothermal System & Classification• Geothermal Fluids– Composition– Category & Classification

• Chemistry Analysis

Introduction

• Salah satu alat yang umum digunakan dalam explorasi dan

monitoring Panasbumi adalah chemistry of geothermal fluids

sering disebut “Geochemistry”.

• Dengan kata lain, sifat kimia liquid (air atau gas) dari suatu

geothermal field adalah informasi yang sangat penting

tentang hidrologi dan kondisi yang ada dalam reservoir itu

sendiri.

• Analisa kimia fluida geothermal dimaksudkan untuk mengetahui jenis manifestasi, pengukuran temperatur, pH, debit, kimia fluida, Kandungan Hg pada tanah dan CO2 untuk interpretasi geokimia panas bumi.

• Evaluasi data kimia dilakukan melalui:– klasifikasi tipe air panas– Pendugaan temperatur bawah permukaan

berhubungan dengan reservoir panas bumi.

• Fluida Geothermal memiliki berbagai macam komposisi kimia yang dipengaruhi oleh:– Sumber Air Pengisi (recharge Waters)– Pengaruh difusi magma

• Dengan adanya informasi kimia fluida Geothermal, akan diketahui setting Geologinya

• Sistem panas bumi yang terbentuk merupakan proses

hidrotermal yang melibatkan tubuh intrusif (plutonik)

atau aktivitas magmatik sebagai sumber panas

sehingga terjadi perpindahan panas secara konduksi

pada batuan sekitarnya dan konveksi pada larutan air

panas, baik yang berasal dari magmatik ataupun air

meteorik yang meresap melalui daerah resapan.

• Suatu sistem panas bumi adalah manifestasi dari

proses hidrothermal.

• Persyaratan utama untuk pembentukan sistem

panas bumi adalah:

– Sumber panas (heat source)

– Fluida panas Bumi

– Reservoir

– Lapisan penutup (cap rock)

• Interaksi antara fluida dengan batuan induk dapat

melarutkan dan membawa unsur-unsur kimia,

atau disebut “proses hidrotermal”.

Sumber Panas (Heat Source)

• Panas dapat berpindah secara konduktif dan konvektif.

• Sebagai sumber panas dalam sistem panas bumi pada umumnya berasal dari magma.

Fluida Panas Bumi

• Fluida tersebut berasal dari air permukaan (meteorik) yang masuk ke bawah permukaan membentuk sistem kantong fluida (reservoir) melalui rekahan maupun ruang antar butiran batuan.

• Beberapa hal penting yang dianalisis untuk menentukan karakteristik fluida dalam reservoir meliputi:– Pendugaan temperatur reservoir (geotermometer)– Komposisi kimia fluida– Asal-usul fluida– Interaksi fluida terhadap batuan– Pencampuran fluida reservoir dengan fluida lain (mixing).

Reservoir

• Daerah yang tersusun atas batuan yang memiliki porositas dan permeabilitias yang tinggi yang mampu menyimpan uap dan air panas hasiol pemanasan baik konveksi mapun konduksi.

• Lapisan reservoir dapat berupa batuan klastik atau batuan vulkanik yang mengalami perekahan.

Cap Rock

• (Batuan penutup) merupakan lapisan batuan yang bersifat impermeable. Lapisan ini berfungsi sebagai penutup reservoir untuk mencegah keluar atau bocornya fluida panas bumi dari reservoir.

• Lapisannya dapat berupa mineral lempung yang teralterasi.

Recharge Waters

• Air permukaan (meteoric) : air permukaan, yang masuk melaui patahan atau lapisan permeable.

• Air laut (seawater) : penting untuk geothermal system dekat pantai.

• Air formasi (connate) : air yang telah lama terperangkap pada formasi batuan (sedimen).

• Campuran magma (magmatic) : terjadi pada sistem geothermal suhu tinggi

Hydrothermal System

• Sistem hidrotermal diartikan sebagai suatu sistem air di dalam batuan yang mengandung air bersuhu tinggi, baik melalui analisa laboratorium maupun analisa langsung di lapangan (AJ Ellis dan Mahon, 1977).

• Sistem yang di dalamnya terkandung air dengan berbagai fasa (dalam bentuk air, uap basah ataupun uap kering).

• Umumnya berasosiasi dengan pusat vulkanisme atau gunung api di sekitarnya (ex: Vulkanik Hidrothermal)

Hydrothermal Classification

• Cyclic System• Storage System

Cyclic System

• Sistem dimana air yang terdapat dalam sistem ini adalah air meteorik (meteoric water) yang tersirkulasi dikedalaman tertentu.

• Perpindahan panasnya terjadi secara konveksi.• Fluida pada sistem ini terdiri dari air yang

terbentuk di permukaan dan sedikit mengandung air yang dibentuk oleh proses kimia tertentu dari batuan.

• Sistem ini bisa terjadi pada daerah vulkanik muda dan non vulkanik (tektonik aktif).

• Sistem cyclic (siklik) terbagi menjadi 2:– Suhu Tinggi– Suhu Rendah

Suhu Tinggi

• Temperaturnya : > 150oC• Beberapa sistem geotermal berhubungan erat

dengan setting tektonik dan pusat gunung api.• Unsur kimia yang terkandung Cl, S, C dan F.• Contoh : Kamojang Indonesia, Matsukawa

jepang, Los Humeros Mexico.

Kamojang Los Humeros

Matsukawa

Geothermal Suhu Tinggi pada dataran tinggi

Geothermal Suhu Tinggi pada dataran rendah

Suhu Rendah

• Temperaturnya : < 150oC• Terdiri dari patahan dan lipatan• Dominan komponen bikarbonat, sulfat,

klorid, dan sodium• Contoh : Waiwera New Zealand, Fouzhou

China.

Waiwera Fouzhou

Storage System

• Sistem dimana fluida terperangkap dalam suatu

jebakan dan tidak dapat keluar karena di

sekelilingnya terdiri dari batuan yang impermeabel.

• Sumber panas dari akuifer dalam sistem ini dapat

diakibatkan oleh kedalaman yang tinggi sehingga

gradien temperaturnya tinggi tinggi pula.

Composition of Geothermal Fluids

Komposisi konsentrat fluida geothermal dipengaruhi oleh adanya perbedaan:– Temperatur– Kandungan gas– Sumber Recharge– Pengaruh Magma– Jenis Batuan penyusun– Kondisi dan durasi kontak batuan dan air panas– Proses boiling dan mixing

Larutan pada Fluida Geothermal

Terbagi kedalam 2 kategori:– Unsur pokok pembentuk batuan secara umum

Larutan terbatas oleh keseimbangan mineral-air tertentu (ex: banyak mengandung Na, K, Ca, Mg, Rb, Cs, Li, Mn, Fe, Al).

– Elemen-elemen terlarutLebih berlimpah dalam fase cair dari pada dalam fase mineral. Dua larutan utama adalah chloride (Cl) dan boron (BO).

Classification

Pengklasifikasian Geothermal waters (hidrothermal) antara lain:• Chloride

Cl merupakan anion dominan dalam sistem geotermal. Pada lokasi daerah mata air klorida biasanya diendapkan silica sinter, yang merupakan suatu petunjuk adanya kemungkinan sistem geotermal dengan temperatur > 200oC.

Alterasi yang umum ditemukan adalah Argillic-propylitic.Mineral yang sering ditemukan: silika, chloride, epidote, zeolite, calcite, pyrite, dan base metal sulphide.

• Sulphate Disebut juga air asam sulfat, sebagai hasil

kondensasi dari gas geotermal di dekat permukaan bercampur dengan air oksigen tanah. H2S(g) + 2O2(aq) 2H+ (aq) + SO4 2-(aq)

Larutan ini menghasilkan pH rendah about 2-2.8Alterasi yang biasa ditemukan adalah advance argillic, dengan kaolinite, halloysite, cristobalite dan alunite. Mineral yang umum ditemukan adalah native sulphur, pyrite, anhydrate, hematite.

• Bikarbonat Larutan ini biasa disebut fluida kaya CO2 atau

air netral bikarbonat sulfat dihasilkan uap dan gas kedalam air tanah yang rendah oksigen. Temperatur nya < 150 oC.Alterasi umumnya argillic (kaoline dan mordinite, minor calcite dan silisifikasi. Endapan mineral yang sering ditemukan adalah travertine.

• Sulphate- chlorideDapat terjadi dari beberapa proses:– Pencampuran kloride dan sulfat.– Proses oksidasi dari H2S dalam air klorida.– Proses kondensasi dari gas vulkanik ke air

permukaanBiasa ditemukan sebagai warm to hot spring dengan pH rendah sekitar 2 – 5. Alterasi yang umum ditemukan adalah propylitic, advance argillic, kaoline, silica residu.

Segitiga Plot Cl, SO4, HCO3

Menunjukkan proporsi relatif Cl, SO4, HCO3 yang mencerminkan asal fluida. Unsur terlarut dari air panas permukaan direfleksikan oleh konsentrasi relatif anion-anion Cl, SO4, HCO3

yang berasal dari unsur magmatic : HCl, H2S, SO2, CO2.

Dapat dilakukan analisa fluid origin dengan menggunakan milimeter blok dan analisa data spring (Lab):1. Jumlahkan konsentrasi masing-masing

Cl + SO4 +HCO3 = x2. Hitung proporsi relatif tiap-tiap komponen

(%)% Cl = (Cl/x) 100% SO4 = (SO4/x) 100% HCO3 = (HCO3/x) 100

Chemistry Analysis

Adapun langkah-langkah melakukan analisis kimia antara lain:1. Menentukan masalah2. Menentukan strategi3. Mengumpulkan sampel4. Analisis sample5. Interpretasi hasil6. Kesimpulan

• Analisis kimia dalam hidrotermal yang menjadi target utama adalah pH, Na, K, Mg, Ca, SiO2, Cl, SO4, HCO3.

• Prioritas kedua adalah Li, Rb, Ce, B, 3H (tritium), 18O untuk sulfat.

• Gas: CO2, H2S, He, H2, Ar, O2, N2, CH4.

• Hidrokarbon

References

Simmons, Stuart. 1998. Geochemistry Lecture Notes. Auckland: University of Auckland.http://updateunik.blogspot.com/www.google.com

Thanks’

Pembagian

JANGAN DIUBAH-UBAH YAA SUSUNANNYA...• Abdi : 14-23• Al : 7-13• Aji: 28-35• Alicya: 1-6 (Buka)• Atikah: 24-27 dan 36-37 (tutup)KALO MAU NGEDIT DESIGN BOLEH