TATANAN GEOLOGI TELUK CENDERAWASIH DALAM KAITANNYA DENGAN EVOLUSI TEKTONIK KEPALA BURUNG, PAPUA TESIS

Transkripsi

1 TATANAN GEOLOGI TELUK CENDERAWASIH DALAM KAITANNYA DENGAN EVOLUSI TEKTONIK KEPALA BURUNG, PAPUA TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh AILERON CESSNA ADYAGHARINI NIM : (Program Studi Teknik Geologi) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009

2 i ABSTRAK TATANAN GEOLOGI TELUK CENDERAWASIH DALAM KAITANNYA DENGAN EVOLUSI TEKTONIK KEPALA BURUNG, PAPUA Oleh Aileron Cessna Adyagharini NIM: Penelitian geologi dan evolusi daerah Kepala Burung dimulai beberapa tahun lalu oleh beberapa peneliti. Data yang digunakan dalam pembuatan model evolusi dan tektonik Teluk Cenderawasih sangat terbatas, karena terbatasnya aktifitas eksplorasi di daerah ini. Model-model yang ada umumnya dibuat berdasarkan geologi di sekitar teluk, yaitu di daratan utama Papua dan di pulau-pulau yang tersebar di dalam teluk. Teluk Cenderawasih dapat diklasifikasikan sebagai cekungan frontier. Di sekitar daerah ini hanya terdapat dua sumur bor. Pada tahun 1973, Tesoro Indonesia melaukan pemboran di dua titik, setelah itu aktifitas pemboran berhenti. Data seismik di daerah sekitar teluk di bagian daratan Papua Utara pada km. Total sampai pada tahun 2007, data seismik daerah lepas pantai Teluk Cenderawasih tidak tersedia. Pada tahun 2007 TGS NOPEC melakukan pengambilan data seismik sepanjang ratusan kilometer di daerah teluk, dan multibeam. Data multibeam ini dapat digunakan untuk pemetaan backscatter dan bathimetri dasar laut. Makalah ini akan menyimpulkan model baru perkembangan Teluk Cenderawasih di bagian utara Papua. Geologi Teluk Cenderawasih berperan penting dalam perkembangan evolusi tektonik Kepala Burung. Model yang disajikan terutama berdasarakan penafsiran penampang seismik 2D terbaru, peta struktur waktu, penampang geologi 3D, dan rekonstruksi penampang (palinspatik).

3 ii Studi tentang pergerakan lempeng yang mempengaruhi deformasi Kepala Burung menjelaskan bahwa Lempeng Benua Indo-Australia pada saat ini bergerak relatif ke utara, sedangkan Lempeng Samudera Pasifik-Caroline bergerak ke baratdaya. Deformasi akibat tumbukan oblique kedua lempeng ini terekam pada sejarah tektonik Kepala Burung dan seluruh daratan New Guinea. Teluk Cenderawasih dibatasi oleh struktur-struktur geologi utama yang mempengaruhi sejarah tektonik Kepala Burung. Zona Sesar Sorong-Yapen berada di bagian tengah daerah penelitian, bagian utara dibatasi oleh New Guinea Trench. Bagian timur dibatasi oleh Waipoga Trough. Bagian selatan dibatasi oleh Weyland Overthrust. Bagian barat dibatasi oleh Jalur Lipatan Anjakan Lengguru, Zona Sesar Ransiki, dan Tinggian Kemum. Beberapa pulau tersebar di sekitar teluk, diantaranya, Pulau Yapen, Pulau Biak, Pulau Supiori, Pulau Num, Pulau Numfoor, dan beberapa pulau kecil di bagian barat teluk. Penafsiran dari 72 penampang seismik 2D baru dan peta bathimetri permukaan lantai samudera menunjukkan perkembangan struktur dan sedimentasi daerah penelitian. Penafsiran data seismik dilakukan dengan menggunakan prinsip seismik stratigrafi. Hal ini disebabkan oleh minimnya informasi stratigrafi bawah permukaan yang memadai. Peta struktur waktu dan penampang geologi 3D akan menunjukkan kecenderungan arah struktur sesar, geometri dan topografi cekungan serta tinggian batuan dasar. Struktur sesar berarah timurlaut-baratdaya diperkirakan sebagai bukti kehadiran mekanisme ekstensional pada daerah penelitian. Struktur sesar berarah barat-timur merupakan bukti perkembangan Zona Sesar Yapen. Deformasi kompresi ditemukan di bagian tenggara Teluk Cenderawasih di Palung Waipoga. Sesar anjakan tipe thin skinned hadir pada arah timurlaut-baratdaya membentuk jalur lipatan dan anjakan yang kemudian dikenal dengan Waipoga Fold Thrust Belt (Jalur Lipatan Anjakan Waipoga). Rekonstruksi penampang menampilkan perkembangan struktur dan sedimentasi hasil penafsiran.

4 iii Rekonstruksi digunakan untuk mengkonfirmasi kehadiran ciri deformasi ekstensi maupun kompresi berdasarkan tipe-tipe sesarnya. Hasil pemodelan pada seluruh penampang yang ada mengindikasikan adanya kemungkinan pergerakan Kepala Burung dan perlahan bergerak berlawanan arah jarum jam ke barat. Pergerakan ini diperkirakan berkaitan dengan hadirnya mekanisme ekstensional. Mekanisme ekstensional dan pergerakan sesar geser mengiri dari Zona Sesar Sorong-Yapen yang terjadi setelah tumbukkan busur benua ini kemudian menghasilkan ciri geografi yang sangat spesifik sebagai Teluk Cenderawasih. Data stratigrafi yang memadai akan memberikan tambahan informasi mengenai batuan dasar yang mendasari Teluk Cenderawasih dan lithologi di atasnya, untuk itu diperlukan eksplorasi geologi lebih lanjut, misalnya pemboran di daerah lepas pantai Teluk Cenderawasih. Kata kunci: Kepala Burung, Papua, Teluk Cenderawasih, Tektonik

5 iv ABSTRACT CENDERAWASIH BAY GEOLOGICAL SETTING AND ITS ASSOCIATION WITH BIRD S HEAD TECTONIC EVOLUITON By Aileron Cessna Adyagharini NIM: Researches on geology and evolution of Bird s Head area have been conducted for years by many authors. The lack of geological data to construct tectonic and evolution model of Cenderawasih Bay were due to a very small amount of exploration activities. The current models generally were assembled based on geological data in the adjacent area, which are the Papua mainland and small islands lies in the bay. Cenderawasih Bay could be classified into a frontier basin.. Two wells data were available. In 1973, Tesoro Indonesia drilled two wells, but then after that, there has been no drilling activity in the basin.onshore of North Papua limited amount of seismic lines have been recorded only 1,380 km. There were no offshore seismic activity has been recorded until TGS NOPEC then shoots hundreds of kilometers new seismic lines and multibeams on this frontier basin. Multibeams was used to acquire maps of both backscatter and seafloor bathymetry This thesis will deduce new development model of Cendrawasih in the northern part of Papua. The geology of the bay will play an important role to explain the Bird s Head tectonic evolution. The new presented model generate mainly based on results of interpretations on acquired seismic lines, time structure map, 3D geological cross section, and palinspatic reconstructions.

6 v Recent studies on plate movement indicate that the Indo-Australia continental plate is moving to the north, while the Pacific oceanic plate is moving to the southwest. The deformations from this oblique collision are recorded on the tectonic history of Bird s Head and New Guinea mainland. Several major geological features that affected the tectonic history of Bird s Head form the boundaries of Cenderawasih Bay. The east-west trending Sorong-Yapen Fault Zone is on the center of the research area, the northern part is bounded by New Guinea Trench, to the east by Waipoga Through, to the south by the Weyland Overthrust, and last but not least the western margins are Lengguru Fold-Thrust- Belt, Ransiki Fault Zone, and Kemum High. Seismic interpretations on 72 new 2D lines and bathymetry on the seafloor topography showed a rapid growth of geological structure and sedimentation development. Seismic interpretations were able to perform by using the principal of seismic stratigraphy. This was due to the lack of proper subsurface stratigraphical data. Time structure map and 3D cross section showed the majority fault trends, geometry and topography of basinal area and high area. A NE-SW fault trending were interpreted related to the extensional deformation phase occurred in the research area. An E-W fault trending proofing the Sorong-Yapen Fault Zone activities. Compressional deformation is found on the southeastern part of Cenderawasih Bay in the offshore Waipoga Trough. This compression is a spectacular NE-SW trending thin-skinned fold-thrust-belt system which later on known as Waipoga Fold Thrust Belt. Palinspatic reconstruction will illustrate the geological structure construction and sedimentation on the interpreted seismic lines. This reconstruction is used to confirm the existing extensional or compressional deformation feature based on its fault. Evidence from seismic interpretation in the resulted model suggests Bird s Head might be shifted and slightly moved in counter clockwise direction to the west.

7 vi This movement is interpreted related to extensional event occurred in the. The extensional mechanism and the E-W left-lateral strike-slip fault occurred following the arc-continent collision, constructing the present specific geographical features of Cenderawasih Bay. An appropriate stratigraphical data will provide more information on the basement underlying Cenderawasih Bay and the lithology above basement, therefore a further geological exploration is required, such as well drilling offshore of Cenderawasih Bay. Keywords: Kepala Burung, Papua, Cenderawasih Bay, Tectonic

8 vii TATANAN GEOLOGI TELUK CENDERAWASIH DALAM KAITANNYA DENGAN EVOLUSI TEKTONIK KEPALA BURUNG, PAPUA Oleh Aileron Cessna Adyagharini NIM : (Program Studi Teknik Geologi) Institut Teknologi Bandung Menyetujui Tim Pembimbing Tanggal 30 Juni 2009 Pembimbing I Pembimbing II (Ir. Benyamin Sapiie, Ph.D) NIP: (Dr. Ir. Darji Noeradi) NIP:

9 viii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.

10 ix KATA PENGANTAR Assalamu alaikum warahmatullah wabarakatuh, Segala puji dan syukur bagi Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis memiliki kekuatan, kesabaran, dan kemampuan untuk dapat menyelesaikan tesis magister di Program Studi Teknik Geologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Insitut Teknologi Bandung. Penelitian tesis berjudul TATANAN GEOLOGI TELUK CENDERAWASIH DAN KAITANNYA DENGAN EVOLUSI TEKTONIK KEPALA BURUNG, PAPUA ini dilakukan di Black Gold Energy, LLC., Jakarta pada tahun Penelitian dilakukan untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Magister (S2) di Program Studi Teknik Geologi, Fakultas Ilmu Teknologi dan Kebumian, Institut Teknologi Bandung. Dengan telah diselesaikannya penulisan tesis ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Ir. Benyamin Sapiie, Ph.D, selaku Pembimbing I, atas kesempatan, dukungan, bimbingan, saran, dan diskusi yang telah diberikan kepada penulis. 2. Dr. Ir. Darji Noeradi, selaku Pembimbing II, atas bimbingan, saran dan diskusi yang telah diberikan kepada penulis. 3. Black Gold Energy LLC., especially to Dr. John Decker, Dr. Phillip A. Teas, Dr. Daniel Orange, Mr. Louis Rotthenberg, and Mr. Widodo. Thank you for all of your time, data and financial supports. 4. Dr. Ir. Agus H. Harsolumakso, selaku Manajer Laboratorium Geologi Dinamik. 5. Staff Tata Usaha, Laboratorium Geologi Dinamis, dan Laboratorium Geologi Komputasi Program Studi Teknik Geologi, atas bantuan teknis

11 x dan administrasi selama masa perkuliahan sampai terselesaikannya penulisan tesis ini. 6. Keluarga di Bandung, atas segala pengertian, kesabaran, bantuan moral dan material yang telah diberikan. 7. Putri Riadini, Agung K.Gunawan, Alfend Rudyawan, A.M Surya Nugraha, Astyka Pamumpuni, Indra Gunawan, Isto J.Saputra, dan Wendy Kurniawan, atas segala bantuan dan diskusi selama penyusunan tesis. 8. Dian S.Prabawanti, Suci N.Mulyati, Ambaria, Dian U., dan Dini, atas dukungan, dan bantuan teknisnya. Serta rekan-rekan Laboratorium Geologi Dinamik lainnya, atas dukungan selama pengerjaan tesis berlangsung. 9. Rekan-rekan Mahasiswa Program Magister Teknik Geologi angkatan Harapan penulis, semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi kepentingan pekerjaan-pekerjaan geologi di Indonesia Timur khususnya dalam aktivitas eksplorasi, serta menambah khazanah ilmu pengetahuan bagi para peminat ilmu geologi pada umumnya. Akhir kata penulis mengucapkan permohonan maaf yang sebesar-besarnya kepada seluruh pihak yang telah membantu terselesaikannya penelitian ini, atas segala kesalahan dan kekhilafan penulis. Bandung, Juni 2009 Penulis (Aileron Cessna Adyagharini)

12 xi DAFTAR ISI ABSTRAK... i ABSTRACT... iv PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS... viii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xvi Bab I Pendahuluan... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Perumusan Masalah... 2 I.3 Tujuan Penelitian... 3 I.4 Ruang Lingkup dan Batasan Penelitian... 3 I.5 Hipotesis... 4 I.6 Asumsi Kerja Yang Digunakan... 4 Bab II Metodologi Penelitian... 6 II.1 Data... 6 II.1.1 Data multibeam... 6 II.1.2 Data seismik dan sumur digital... 6 II.2 Pemerolehan Data... 7 II.3 Penafsiran dan Pemrosesan Data... 8 II.3.1 Data multibeam... 8 II.3.2 Data sumur digital... 8 II.3.3 Data seismik... 8 II.3.4 Analisis... 9 II.4 Diagram Alir Penelitian Bab III Tatanan Geologi III.1 Tatanan dan Struktur Geologi Regional III.1.1 Tatanan tektonik dan struktur Kepala Burung III.1.2 Tatanan tektonik dan struktur Badan Burung... 19

13 xii III.1.3 Tatanan struktur sekitar Teluk Cenderawasih III.2 Stratigrafi Regional III.2.1 Stratigrafi Kepala Burung (Papua Barat) dan Badan Burung bagian Central Range III.2.2 Stratigrafi Badan Burung bagian utara III.3 Evolusi Cekungan Daerah Lepas Pantai Teluk Cenderawasih Bab IV Analisis Data IV.1 Data Gaya Berat IV.2 Data Sumur dan Stratigrafi IV.3 Data Seismik 2D dan Seismik Stratigrafi IV.4 Peta Struktur Waktu IV.5 Deformasi Struktur Resen (Gempabumi) Bab V Evolusi Teluk Cenderawasih V.1 Restorasi Penampang V.2 Tektonostratigrafi Bab VI Kesimpulan dan Saran VI.1 Kesimpulan VI.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 78

14 xiii DAFTAR GAMBAR Gambar I.1. Lokasi dan fisiografi daerah penelitian (kotak merah) Gambar II.1. Sebaran data multibeam batimetri di daerah penelitian Gambar II.2. Sebaran data seismik dan sumur di daerah penelitian Gambar II.3. Metode pengambilan data multibeam batimetri Gambar II.4. Diagram Alir Penelitian Gambar III.1. Elemen tektonik Indonesia dan pergerakan lempenglempeng tektonik (Hamilton, 1979) Gambar III.2. Elemen tektonik Papua Gambar III.3. Elemen Tektonik Kepala Burung (dimodifikasi dari Pigram dkk., 1982) Gambar III.4. Elemen Tektonik Badan Burung (dimodifikasi dari McAdoo dan Haebig, 1999) Gambar III.5. Geologi sekitar Teluk Cenderawasih (Dow dan Hartono, 1982) Gambar III.6. Zona Sesar Yapen yang melewati Pulau Yapen dan Teluk Cenderawasih Gambar III.7. Jalur sabuk lipatan anjakan bagian tenggara Teluk Cenderawasih Gambar III.8. Korelasi dan perbandingan stratigrafi Kepala Burung, Leher Burung dan Badan Burung bagian Central Range (Sapiie, 2000) Gambar III.9. Stratigrafi afinitas kerak Samudera Pasifik-Caroline daerah Mamberamo (Wascmuth dan Kunst, 1986) Gambar III.10. Stratigrafi afinitas kerak Samudera Pasifik-Caroline daerah Cekungan Irian Utara (McAdoo dan Haebig, 1999)

15 xiv Gambar III.11. Gambar IV.1. Gambar IV.2. Gambar IV.3. Gambar IV.4. Gambar IV.5. Gambar IV.6. Gambar IV.7. Gambar IV.8. Gambar IV.9. Gambar IV.10. Perbandingan stratigrafi afinitas kerak Benua Indo- Australia (Sapiie, 2000) dan afinitas kerak Samudera Pasifik-Caroline (McAdoo dan Haebig, 1999) Peta gaya berat dan penampang seismik daerah penelitian Data satelit gaya berat Kepala Burung dan Teluk Cenderawasih serta indikasi anomali Bouger (Baillie dkk., 2004) Korelasi stratigrafi. Sumur P-1 dan E-1 dipisahkan oleh Pulau Yapen Penampang seismik diikat dengan sumur (well tied to seismic) Penampang seismik Line 15 berarah baratlauttenggara, pada bagian tenggara memperlihatkan deformasi kompresi sesar anjakan, menjelaskan penampakan log listrik pada Sumur E-1 pada satu strata batuan muda yang sangat tebal Penafsiran penampang seismik komposit yang melintasi daerah penelitan pada arah utara-selatan dan barat-timur melalui Zona Sesar Sorong-Yapen Gabungan penampang seismik sebelah baratlaut daerah penelitian memperlihatkan pola-pola struktur daerah penelitian Gabungan penampang seismik sebelah timurlaut daerah penelitian memperlihatkan pola-pola struktur daerah penelitian Gabungan penampang seismik sebelah tenggara daerah penelitian memperlihatkan pola-pola struktur daerah penelitian Lokasi gempa dangkal pada batas lempeng (Rangin dkk., 1999)

16 xv Gambar IV.11. Vektor GPS daerah Kepala Burung terhadap Australia Utara. Segitia menunjukkan lokasi vulkanik aktif (Stevens dkk., 2002) Gambar IV.12. Moment tensor dan klasifikasi sesar dari data gempabumi (Decker dkk., 2009) Gambar IV.13. Zona Sesar Lowlands dan Paniai Gambar V.1. Restorasi penampang Line Gambar V.2. Restorasi penampang Line Gambar V.3. Rekonstruksi Horison A dan B menunjukkan pola sesar normal Gambar V.4. Penebalan sedimentasi semakin ke timur daerah cekungan Gambar V.5. Model rekonstrruksi Teluk Cenderawasih dan pergerakan Kepala Burung ke barat (anticlockwise rotation)

17 xvi DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A Penampang Seismik Regional LAMPIRAN B Peta Struktur Waktu LAMPIRAN C Seismic Velocity LAMPIRAN D Sesimik Stratigrafi... 95