Daerah panas bumi Dolok Marawa merupakan salah satu daerah prospek panas bumi di Sumatera bagian utara. Daerah panas bumi tersebut berada pada zona patahan Sumatera dengan manifestasi permukaan berupa sekelompok mata air panas yang memiliki temperatur antara 37o C hingga 65 o C. Serangkaian survei gaya berat telah dilakukan di daerah ini pada tahun 2006 dan 2015. Sebanyak 257 data gaya berat telah diukur dari daerah ini, dengan cakupan luas pengukuran sekitar 16 km x 13 km. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui distribusi densitas batuan melalui pemodelan 3D pada data gaya berat dengan menggunakan perangkat lunak Grablox. Hasil pemodelan memperlihatkan suatu blok berdensitas rendah yang bentuknya berarah baratlaut-tenggara dan berimpit dengan zona patahan. Densitas batuan rendah tersebut bernilai sekitar 2,4 g/cm 3 dan dianggap sebagai batuan rekahan yang mengisi zona patahan. Hasil pemodelan juga memperlihatkan suatu blok berdensitas tinggi di bawah bukit Dolok Bahtopu. Blok densitas tinggi ini diinterpretasikan sebagai suatu tubuh intrusi andesitik dan mungkin bertindaksebagai sumber panas bagi sistem panas bumi Dolok Marawa.

Tahanan jenis batuan merupakan salah satu sifat fisika batuan yang dapat digunakan untuk menganalisis suatu sistem panas bumi. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menentukan nilai tahanan jenis batuan adalah metode audio magnetotellurik (AMT). Metode tersebut telah diaplikasikan di daerah panas bumi Dolok Marawa, Sumatera Utara untuk mendelineasi strukturtahanan jenis bawah permukaan yang berkorelasi dengan sistem panas bumi. Pengukuran AMT dilakukan pada 61 titik ukur yang membentuk 6 lintasan berarah baratdaya-timurlaut dengan jarak antar titik ukur sekitar 500 m hingga 1000 m. Hasil pemodelan AMT 2D memperlihatkan struktur tahanan jenis bawah permukaan yang membentuk suatu graben di sekitar mata air panas Tinggi Raja. Di bagian atas terdapat kelompok nilai tahanan jenis rendah <20 Ohm.m dengan ketebalan sekitar 500 m yang diinterpretasikan sebagai batuan ubahan (batuan penudung). Di bagian bawahnya terdapat kelompok nilai tahanan jenis lebih tinggi sekitar 30-100 Ohm.m yang diinterpretasikansebagai zona dengan temperatur tinggi (zona prospek). Secara lateral, zona tersebut dibatasi oleh kontras nilai tahanan jenis rendah dan tinggi di sebelah baratdaya, baratlaut, timurlaut, dan tenggara.