3. OUTLINE
1. Abstrak
2. Pendahuluan
3. Geologi Daerah Penelitian
4. Hasil dan Diskusi
- Karakteristik Hidrokimia Sampel Air
- Klasifikasi Geokimia Sampel Air
- Saturasi Mineral
- Geothermometri
- Geokimia Isotop
- Model Evolusi Konseptual
5. Kesimpulan
4. ABSTRAK
Pantai barat India adalah salah satu daerah geotermal penting yang menampung banyak mata air panas
dengan karakteristik discharge-nya yang berbeda-beda.
Sebanyak dua puluh mata air panas telah dilaporkan di wilayah ini yang terbagi dalam dua rangkaian
formasi geologi yang berbeda.
Dua mata air panas bumi suhu rendah yang terletak di wilayah Konkan selatan dipelajari dengan tujuan (1)
untuk memahami evolusi geokimia, (2) untuk mengidentifikasi sumber resapan dan (3) untuk mengusulkan
suhu reservoir
Kata kunci: Mata air panas, Hidrogeokimia, Geotermometri, Isotop stabil, India Selatan.
5. PENDAHULUAN
Menurut Todd (1959), mata air panas adalah fenomena geologi yang terjadi secara alami, yang
mengeluarkan air yang memiliki suhu lebih dari air tanah lokal normal ke permukaan tanah yang keluar
melalui celah/saluran.
Survei Geologi India telah mengidentifikasi sekitar 340 mata air panas yang terletak di setting geo-tektonik
yang berbeda di seluruh India.
Suhu discharge (pelepasan) meningkat secara bertahap dari selatan ke utara sepanjang pantai barat, yang
disebabkan kemungkinan karena gradien panas bumi yang ada.
Komposisi isotop stabil dari mata air panas dan perairan non-termal sekitarnya dianalisis dalam studi ini
untuk menentukan sumber air panas dan untuk memperkirakan ketinggian recharge dari kedua mata air
panas tersebut. Kode geokimia PHREEQC digunakan untuk menghitung keadaan saturasi mineral. Suhu
reservoir bawah permukaan diperkirakan menggunakan geothermometri kimia klasik.
Penelitian ini dirancang dengan tujuan sebagai berikut (1) memahami evolusi geokimia mata air panas
Puttur, (2) mengidentifikasi sumber dan asal air panas, dan (3) memperkirakan suhu reservoar
menggunakan berbagai bahan kimia geothermometer.
6. GEOLOGI DAERAH PENELITIAN
Secara umum, daerah tersebut ditutupi oleh
dataran tinggi laterit ferruginous dan aluvium di
atas gneisses dan charnokites dengan kehadiran
intrusi asam dan basa.
Batuan dasar terdiri dari garnet-biotit, gneisses
hornblende zaman Archean. Batuan umumnya
bermigrasi di alam dan ditandai dengan
terjadinya urat kuarsa dan pegmatit melintasi
amphibolit dan metadolerit.
Secara umum, unit batuan memiliki strike yang
berorientasi WNW - ESE, dengan dip mulai dari
60◦ sampai 80◦ menuju utara (Nair, 1990).
Secara keseluruhan, gneisses mengalami
deformasi yang terlihat dari penampilan breksiasi
dan shear dengan ditandai mylonitisasi.
Gambar 1. Lokasi mata air panas Konkan selatan dan geologi daerah tersebut
7. BAHAN DAN METODE
Kerja lapangan dilakukan di wilayah studi untuk pengambilan sampel dan data lapangan terkait lainnya,
pada bulan Desember 2018. Sebanyak 16 sampel air (dua mata air panas, dua sampel air permukaan dari
Sungai Nethravati dan Shirya, dan empat sampel air tanah) sampel) dikumpulkan dari area dalam botol
polietilen 1 L yang telah dicuci sebelumnya.
Analisis hidrokimia dari sampel air dilakukan di Laboratorium Kimia Pusat Nasional untuk Studi Ilmu Bumi,
Trivandrum, India.
Semua kation utama ditentukan dengan menggunakan Microwave Plasma Atomic Emission Spectroscope
(Agilent 4210 MP-AES).
Analisis elemen jejak (Li, B, Al, Fe, Mn, Ni, Cu, Zn, As, U, Mo, W, Ga dan Ge) dalam sampel air dilakukan
menggunakan Thermo Scientific ICAP Qc secara induktif digabungkan massa plasma.
Perangkat lunak PHREEQC versi 3 (Parkhurst dan Appelo, 2013) dari US Geological Society digunakan untuk
menghitung indeks saturasi (SI). Nilai SI untuk mineral utama dihitung untuk mengevaluasi kesetimbangan
kimia antara mineral dan air di reservoir hidrotermal.
10. KARAKTERISTIK HIDROKIMIA SAMPEL AIR
Representasi tinggi dari sampel air
yang termasuk dalam fasies Na-HCO3
dapat dikatakan bahwa pelarutan
mineral silikat (albite) mungkin terjadi
sehingga menyebabkan pengkayaan
Na+ sedangkan pelarutan silikat atau
mineral karbonat mungkin menjadi
sumber HCO3.
Gambar 2. Plot piper dari sampel air yang dianalisis
11. KLASIFIKASI GEOKIMIA SAMPEL AIR
1. Diagram Terner Cl-SO4-HCO3
Diagram Terner Cl-SO4-HCO3 telah
digunakan untuk klasifikasi air dari sumber
termal dan non-termal (Giggenbach, 1991).
Komposisi berbagai jenis air ditunjukkan
sebagai salah satu dari berikut ini pada plot
segitiga: perairan dewasa (mature waters),
perairan uap panas (steam-heated waters),
perairan vulkanik (volcanic waters), dan
perairan tepi (peripheral waters). Diagram
terner ini dibuat berdasarkan sistem
hidrotermal dimana komposisi cairan panas
bumi adalah hasil pelarutan isokimia batuan
yang bersentuhan. Berdasarkan kelimpahan
anion, kedua mata air panas di wilayah studi
dapat diklasifikasikan sebagai perairan tepi
kaya bikarbonat.
Gambar 3. Plot terner dari Cl-SO4-HCO3 untuk sampel air wilayah
penelitian (Giggenbach, 1991).
12. 2. Diagram Stabilitas Mineral
Pelarutan aluminosilikat dan aktivitas ion
hidrogen dari suatu sistem digunakan untuk
mengetahui fasa mineral yang stabil di perairan termal
pada suhu yang dikeluarkan. Dalam medan kristal,
total beban terlarut dalam air tanah terutama
dikontribusikan oleh interaksi air-batuan. Akibat
interaksi tersebut, berbagai produk pelapukan
dilepaskan ke dalam sistem air tanah, tergantung pada
waktu tinggal air, kondisi iklim, dan juga rezim aliran
secara umum.
Distribusi plot pada diagram juga menunjukkan
bahwa stabilitas mineral berkembang ke arah hulu
batas bidang kaolinit saat air bergerak jauh ke dalam
tanah. Secara umum, kemunculan air panas yang
memplot menuju bidang anggota akhir silika orde
tinggi menunjukkan bahwa kimia air dikendalikan oleh
pelapukan mineral silikat yang ada di zona terlapuk
atau batuan.
Gambar 4. Diagram stabilitas mineral untuk (a) Na2O-Al2HAI3-
SiO2-H2O sistem, (b) CaO-Al2HAI3-SiO2-H2O sistem dan (c) K2O-
Al2HAI3- SiO2-H2HAI.
KLASIFIKASI GEOKIMIA SAMPEL AIR
13. SATURASI MINERAL
Perhitungan saturasi mineral dapat mencerminkan proses
termodinamika dalam sistem air alami yang terjadi selama interaksi air-
batuan. Indeks saturasi (SI) adalah derajat kejenuhan mineral dalam
larutan air. Selain itu, SI memberikan wawasan tentang reaktivitas
mineral. Berdasarkan persamaan di bawah ini, nilai SI untuk sampel air
ditentukan dengan menggunakan kode PHREEQC.
SI = log (IAP)/K
di mana IAP adalah Produk Aktivitas Ion, K adalah konstanta
kesetimbangan. Nilai SI positif (SI>0) menunjukkan jenuh mineral dan
pengendapan, sedangkan nilai SI negatif (SI<0) menunjukkan
ketidakjenuhan dan disolusi. Hasil yang dihitung untuk sampel air panas
terdapat pada tabel di samping. Hasilnya menunjukkan bahwa kecuali
kuarsa, kalsedon, dan kaolinit, sebagian besar mineral lainnya tidak
jenuh sehubungan dengan kedua mata air tersebut.
Tabel 2. Indeks saturasi mineral tertentu dalam air panas pada suhu
yang dikeluarkan
14. GEOTHERMOMETRI
Geothermometer kimia digunakan untuk memperkirakan suhu
ekuilibrium reservoir. Ini adalah teknik yang menggunakan distribusi
dan konsentrasi relatif dari berbagai indikator kimia (ion
terlarut/gas/isotop) di dalam air untuk memprediksi suhu bawah
permukaan. Biasanya kelarutan bergantung suhu (silika) dan reaksi
pertukaran ion (Na-K-Mg, Na-K, NaK-Ca, dll.) digunakan untuk
geothermometer kimia.
1. Diagram Terner Na-K-Mg
Diagram terner Na-K-Mg dengan Na / 1000, K / 100,
dan √Mg, diusulkan oleh Giggenbach (1988) didasarkan pada
konsentrasi relatif kation. Diagram ini digunakan untuk
menentukan suhu reservoir dan untuk mengklasifikasikan air
sebagai sepenuhnya seimbang, sebagian seimbang, atau
belum matang.
Hasilnya menunjukkan bahwa air panas dari HS1 plot
sedikit di atas √Mg vertex, dekat batas antara bidang air
matang (sebagian seimbang), dan bidang air belum
menghasilkan (perairan dangkal/campuran), dan dengan
demikian geotermometri dapat diterapkan untuk
memperkirakan suhu reservoirnya dengan tingkat
kepercayaan tertentu. HS2 berada di dekat simpul √Mg, di
bawah kurva air yang belum matang yang menunjukkan
bahwa air mungkin tercampur dan geo-termometri tidak
dapat diterapkan pada air ini. Gambar 5. Evaluasi grafis air-suhu keseimbangan batuan
(Giggenbach, 1988) menggunakan konsentrasi Na, K, dan Mg.
15. GEOTHERMOMETRI
2. K-Mg vs Cross-plot Kuarsa
Estimasi lebih lanjut dari suhu reservoir dilakukan
dengan menggunakan cross-plot K-Mg dan geo-thermometer
kuarsa (konduktif) (Giggenbach dan Goguel, 1989). Teknik ini
sering dianggap lebih tepat daripada geothermometer kuarsa
atau K/Mg untuk air dari sumber suhu rendah karena
menggabungkan dua geothermometer suhu rendah. HS1
menunjukkan suhu reservoir 73°C, sedangkan HS2
menunjukkan suhu yang lebih rendah dari 60 ◦C.
Gambar 6. Plot silang silika versus K.2 /Mg geothermometer untuk
mata air panas (Giggenbach dan Goguel, 1989).
Suhu yang diturunkan menggunakan geothermometer
berbasis Na-K sekitar 140°C sedangkan geothermometer
berbasis Na-K-Ca memberikan kisaran suhu sekitar 178-183°C,
keduanya jauh lebih tinggi daripada hasil geothermometer
berbasis kuarsa yang berada dalam kisaran 72.5-86°C. Dalam
hal ini silika berada dalam kesetimbangan dengan matriks
akuifer (Tabel 4), maka suhu reservoir berkisar antara 55 dan
86°C
Tabel 3. Hasil untuk geothermometer yang berbeda dan perkiraan
suhu reservoir dari mata air panas Bandaru dan Irde (konsentrasi
analitis dalam ppm)
16. GEOKIMIA ISOTOP
Komposisi isotop hidrogen dan oksigen dari mata
air panas dianggap sebagai proxy yang efektif
untuk melacak asal-usul air (Lambs et al., 2011).
Isotop δD dan δ18O untuk perairan dapat
membedakan tiga kemungkinan jenis asal air
panas yaitu asal magmatik, samudera (oceanic),
dan meteorik.
Di wilayah penelitian, variasi δ18O dengan
ketinggian telah dilaporkan sebagai -0.42‰ per
100m (Deshpande dkk., 2003). Berdasarkan
informasi ini perkiraan elevasi daerah imbuhan air
panas HS1 berada pada ketinggian 571m, lebih
tinggi dari daerah imbuhan HS2 (438m).
Dibandingkan dengan itu, air sungai dan mata air
dingin di dekatnya menunjukkan perkiraan
ketinggian recharge 278-386m. Oleh karena itu,
dapat diketahui bahwa air panas mengalami
recharge dengan presipitasi dari ketinggian yang
lebih tinggi, sedangkan air permukaan dan mata
air dingin mengalami recharge dengan presipitasi
dari ketinggian yang lebih rendah.
Gambar 7. Variasi δD dan δ18O di mata air panas dan air non-
panas sehubungan dengan Garis Air Meteorik Global (GMWL) dan
Garis Air Meteorik Lokal (LMWL).
17. MODEL EVOLUSI KONSEPTUAL
Mata air panas bersuhu rendah abadi di Bandaru dan Irde
tampaknya tidak memiliki hubungan dengan vulkanisme
di dalam dan sekitar daerah tersebut karena tidak ada
aktivitas vulkanik yang dilaporkan di Semenanjung India
pada masa geologis baru-baru ini. Selain itu, karakter
mata air yang termineralisasi secara lemah, seperti yang
diungkapkan oleh hasil analisis dan indeks saturasi
mineral umum, tidak mendukung asal magmatik.
Penelitian yang diterbitkan Shanker (1988) menunjukkan
bahwa wilayah studi berada pada zona aliran panas III
(70- 100mW / m2).
Selanjutnya, berdasarkan pengaturan struktur tersebut
dan hasil analisis hidrokimia dari mata air tersebut
disimpulkan bahwa air panas muncul dari infiltrasi air
meteorik yang dipanaskan dan naik ke permukaan
melalui zona lemah seperti sesar atau patahan. Ketika air
panas mencapai zona aliran atas yang dangkal,
pencampuran yang sama dengan air perifer dangkal yang
dingin terjadi melalui rekahan.
18. KESIMPULAN
Air panas dari kedua mata air ditemukan agak basa, memiliki TDS rendah dan konsentrasi silika sedang. Air terutama
diklasifikasikan sebagai jenis natriumbikarbonat yang menunjukkan bahwa air panas bersirkulasi di dalam ruang bawah
tanah gneis Prakambrium
Korelasi ion utama dan indeks saturasi menunjukkan bahwa pelarutan mineral silikat merupakan proses hidrokimia utama
yang mempengaruhi komposisi kimiawi sistem air panas.
Dari klasifikasi sampel air terbukti bahwa mata air panas ini tidak mewakili airtanah yang dipanaskan dengan uap. Diagram
terner Na-K-Mg menunjukkan bahwa hanya sampel air dari Bandaru yang sedikit mencapai kesetimbangan parsial, oleh
karena itu prediksi suhu Na / K bisa jadi terlalu tinggi dan tidak mewakili suhu air panas dalam yang sebenarnya.
Komposisi isotop δD dan δ18O mengungkapkan asal meteorik sistem hidrotermal ini. Air panas sedang mengalami recharge
oleh presipitasi dari perkiraan ketinggian ~570 mdpl, sementara mata air dingin dan air sungai yang berdekatan mengalami
recharge pada ketinggian yang lebih rendah.
Analisis berdasarkan ion utama, elemen jejak, data isotop stabil dan pengaturan geologi daerah menunjukkan bahwa mata
air panas kemungkinan besar merupakan bagian dari hidrotermal encer dangkal yang dikendalikan system sesar, yang
sumber panasnya dapat dikaitkan dengan gradien panas bumi yang sedikit tinggi di daerah tersebut.
Suhu reservoir yang diperkirakan berdasarkan kuarsa dan kalsedon secara signifikan lebih rendah daripada suhu
geothermometer pertukaran ion (Na-K dan Na-K-Ca). Suhu reservoir yang diprediksi untuk mata air panas Bandaru adalah
masing-masing 86, 55, 140 dan 183°C. Meskipun demikian, perkiraan suhu yang dapat diandalkan dapat dibuat dengan
geothermometer silika karena didasarkan pada pelarutan silika amorf, kalsedon atau kuarsa pada kisaran suhu tertentu,
daripada kesetimbangan yang dicapai oleh ion. Jadi, suhu berkisar 55-86 ◦C dapat dianggap sebagai suhu reservoir untuk
mata air panas di wilayah studi.
19. DAFTAR PUSTAKA
Das, Parsenjit, K. Maya, and D. Padmalal. 2020. Hydrochemistry, Geothermometry and Origin of The Low
Temperature Thermal Springs of South Konkan Region, India. Geothermics 0375-6505
