Komplek Gunung Api Arjuno dan Welirang (KGAW) adalah salah satu lapangan panas bumi yang terletak di Provinsi Jawa Timur. Komplek tersebut merupakan busur vulkanik berumur Kuarter dan berpotensi untuk pengembangan pembangkit listrik. Lapangan panas bumi Arjuno dan Welirang memiliki medan terjal dan jarang dijumpai manifestasi panas bumi. Oleh karena itu, pengumpulan data dan analisis geokimia yang tepat dan terintegrasi harus dilakukan pada daerah tersebut, meliputi analisis kimia air, alterasi hidrotermal, dan survei soil gas menggunakan konsentrasi karbondioksida dan merkuri. Studi ini bertujuan untuk menentukan tipe manifestasi panas bumi, menganalisis jenis dan sumber fluida geotermal, mengestimasi temperatur reservoir, serta menginterpretasi daerah prospek dan membangun model konseptual sistem panas bumi Arjuno dan Welirang. Manifestasi panas bumi yang dapat dijumpai meliputi mata air panas, fumarol, solfatara, tanah beruap, dan alterasi hidrotermal. Mata air panas pada daerah penelitian dijumpai pada tiga daerah, yaitu Padusan, Cangar, dan Songgoriti, yang memiliki temperatur 39,5 sampai 53 derajat Celsius dan pH 5,2 hingga 6,5. Mata air panas Padusan dan Cangar termasuk ke dalam tipe air bikarbonat dan berasal dari air meteorik. Mata air panas tersebut terbentuk dari aliran advektif kondensat encer yang mengalir dari lereng atas menuju lereng bawah KGAW di dalam zona air tanah dangkal. Sedangkan mata air panas Songgoriti termasuk ke dalam tipe air klorida bikarbonat dan telah mengalami interaksi fluida geotermal dengan batuan sedimen sebelum naik ke permukaan. Seluruh sampel air terbentuk dari proses pelarutan batuan andesitik basaltik dan dipengaruhi oleh proses percampuran. Selain itu, seluruh sampel air tersebut tergolong ke dalam air immature, mengindikasikan tidak ada aliran keluar fluida kaya Cl yang kuat yang berasal dari reservoar dalam. Oleh karena itu, estimasi temperatur reservoar tidak dapat menggunakan hasil analisis sampel air. Estimasi temperatur reservoar diperoleh dari gas fumarol G.Welirang yang dihitung menggunakan geotermometer karbondioksida (D Amore and Panichi, 1987), menghasilkan temperatur sekitar 262 sampai 263 derajat Celsius. Alterasi hidrotermal yang dijumpai di permukaan pada KGAW dapat dibedakan menjadi dua zona, yaitu zona haloisit kristobalit yang dijumpai di lereng bawah KGAW dan zona alunit kaolinit kristobalit yang dijumpai di sekitar puncak KGAW. Zona haloisit kristobalit terbentuk dari fluida hidrotermal agak asam, sedangkan zona alunit kaolinit kristobalit terbentuk dari fluida hidrotermal asam. Kedua zona alterasi tersebut terbentuk pada temperatur rendah dan di sekitar permukaan. Data soil gas yang meliputi temperatur tanah yang diukur pada kedalaman 60 cm, konsentrasi karbondioksida, Hg tanah, dan Hg udara tanah selanjutnya dianalisis menggunakan distribusi log normal untuk mengetahui nilai latar dan nilai ambang. Hasil perhitungan analisis statistik geometrik menunjukkan anomali temperatur tanah 24,6 derajat Celsius, anomali konsentrasi karbondioksida 0,15 persen, anomali konsentrasi Hg tanah 0,13 ppm, dan anomali konsentrasi Hg udara tanah 0,5 ng per hari. Distribusi daerah anomali soil gas sebagian besar mengikuti kelurusan struktur patahan dan berada di lereng barat laut KGAW. Oleh karena itu, dapat diinterpretasikan bahwa lereng barat laut KGAW merupakan daerah rekomendasi untuk dilakukan survei lanjut, di mana fluida geotermal naik ke permukaan melalui zona sesar (zona permeabel).

Arjuno and Welirang Volcanic Complex (AWVC) is one of geothermal fields which located in East Java province. It belongs to a Quarternary volcanic arc and has potential for development of electricity. The field is situated in a steep volcanic terrain and having scarce of geothermal manifestations. Consequently, proper data collections and integrated geochemical analyses of hot springs, hydrothermal alterations and soil gas surveys for carbon dioxide and mercury were conducted in this study. This study aims to determine the type of geothermal manifestations, to classify the type and the source of geothermal fluids, to estimate the reservoir temperature, to interpret the prospect area and to construct the conceptual model of Arjuno and Welirang geothermal system. Geothermal manifestations are found in AWVC such as hot springs, fumaroles, solfataras, steaming grounds and altered grounds. There are three groups of hot springs in this area, i.e. Padusan, Cangar and Songgoriti, which have temperatures from 39.5 to 53 degrees Celsius and weakly acidic pH (5.2 to 6.5). Padusan and Cangar represent bicarbonate type and meteoric origin. Those hot springs are originated from advective flow of diluted condensates over the upper flanks which flows downstream in shallow groundwater. Songgoriti shows chloride bicarbonate type and underwent interaction between geothermal fluid and sedimentary rocks before ascending to the surface. All waters are derived from andesitic basaltic host rocks and they are affected by mixing. All of the waters belong to immature water, indicating no strong outflow of neutral Cl-rich deep waters in AWVC. Those waters do not represent the deep reservoir fluids, so that estimating reservoir temperature cannot use the water samples. The estimated reservoir temperatures by carbon dioxide geothermometer (D Amore and Panichi, 1987) yielded temperatures of 262 to 263 degrees Celsius based on collecting of fumarole gas at Mt.Welirang crater. There are two surface hydrothermal alteration zones of AWVC, i.e. halloysite cristobalite zone which found in the lower flank of AWVC and alunite kaolinite cristobalite zone which found around the summits of AWVC. Halloysite cristobalite zone is formed by weakly acidic hydrothermal fluids, while alunite kaolinite cristobalite zone is formed by acid fluids. Both alteration zones are occurred at low temperatures and at about the surface. Soil gas data including soil temperatures measured from a depth of 60 cm below the surface, carbon dioxide, Hg soil and Hg soil gas concentrations then are analyzed using log-normally distribution for calculating background and threshold values. Geometric statistical analyses show anomalous soil temperatures 24.6 degrees Celsius, anomalous carbon dioxide concentrations 0.15 percent, anomalous Hg soil concentrations 0.13 ppm and anomalous Hg soil gas concentrations 0.5 ng per day. Most of the anomalous values show trending lineaments around fault zones and they are mainly distributed in the northwest flank of AWVC. Therefore, the northwest part of AWVC is the recommended area to be investigated for the further exploration stages, where upwelling of geothermal fluids is enhanced around the fault zones (permeable zones).

Kata Kunci : geokimia fluida, alterasi hidrotermal, survei soil gas, model konseptual panas bumi Arjuno-Welirang, Jawa Timur