KINEMATIKA SESAR SORONG SEBAGAI IMPLIKASI TERHADAP EVOLUSI STRUKTUR DAERAH SERAM, MISOOL, DAN CEKUNGAN SALAWATI. Putri Riadini NIM:

Transkripsi

1 KINEMATIKA SESAR SORONG SEBAGAI IMPLIKASI TERHADAP EVOLUSI STRUKTUR DAERAH SERAM, MISOOL, DAN CEKUNGAN SALAWATI Oleh Putri Riadini NIM: Institut Teknologi Bandung Menyetujui Tim Pembimbing Tanggal.. Pembimbing 1 Pembimbing 2 (Ir. Benyamin Sapiie, Ph.D) (Dr. Ir. Darji Noeradi) iii

2 ABSTRAK KINEMATIKA SESAR SORONG SEBAGAI IMPLIKASI TERHADAP EVOLUSI STRUKTUR DAERAH SERAM, MISOOL, DAN CEKUNGAN SALAWATI Oleh Putri Riadini NIM: Penelitian ini bertujuan untuk merekonstruksi Zona Sesar Sorong (SFZ) pada daerah Kepala Burung, Papua sebagai implikasi untuk evolusi Cekungan Salawati, Antiklin Misool-Onin-Kumawa (MOKA), dan Seram Fold-Thrust Belt (SFTB). SFZ merupakan sistem sesar mendatar mengiri yang terletak di bagian utara Papua, memanjang hingga 1000 km dari bagian timur pulau hingga bagian Kepala Burung, Papua. SFZ merupakan suatu sistem sesar yang aktif sejak Miosen Akhir. Model terbaru mengindikasikan bahwa SFZ ini merotasi daerah Kepala Burung, Papua, termasuk Cekungan Salawati, ke arah barat. Pergerakan SFZ tersebut merupakan pergerakan rotasi dan translasi yang memisahkan Cekungan Salawati dari daerah Kepala Burung, Papua dengan tinggian batuan dasar sebagai batas cekungan. Lebih dari 100 lintasan seismik telah diinterpretasi disepanjang lepas pantai Seram, Misool, dan Salawati. Interpretasi ini memperlihatkan perkembangan sesar normal dengan mekanisme listrik dan planar di bagian barat pulau Misool dan struktur pop-up di bagian baratlaut Kepala Burung. Struktur tersebut diinterpretasi dari aktivitas SFZ yang memotong formasi berumur Paleozoik hingga Tersier. Mekanisme sesar normal listrik dan planar di Cekungan Salawati menjelaskan terjadinya fase rifting yang berhubungan dengan rotasi Kepala Burung. Struktur pop-up yang terjadi di daerah baratlaut Kepala Burung mengindikasikan adanya efek pemendekan yang berasosiasi dengan aktivitas SFZ. Fasa rotasi dan translasi SFZ ke arah barat tersebut berasosiasi dengan evolusi SFTB yang diindikasikan oleh pemendekan berarah timurlaut-baratdaya yang tegak lurus dengan Pulau Seram. Deformasi yang terjadi di SFTB tersebut melibatkan sedimen berumur Pliosen. Pemendekan dengan tren ke arah baratdaya merupakan respon dari rotasi berlawanan arah jarum jam dari Kepala Burung dengan asosiasi pergerakan tambahan dari sistem sesar mendatar Tarera Aiduna ke arah barat yang juga mempengaruhi perkembangan SFTB. Interpretasi data seismik baru yang dikombinasikan dengan rekonstruksi palinspatik mengasumsikan terjadinya fase rotasi dan translasi yang berkorelasi dengan mekanisme SFZ yang membentuk Cekungan Salawati dan SFTB. Mekanisme deformasi ini aktif sejak Miosen Akhir dan berhubungan dengan tumbukan antara lempeng Pasifik dan lempeng passive margin baratlaut Australia. i

3 ABSTRACT SORONG FAULT KINEMATICS AS AN IMPLICATION FOR STRUCTURAL EVOLUTION ON SERAM, MISOOL, AND SALAWATI BASIN Putri Riadini NIM: The main research objective is the evolution of Sorong Fault Zone (SFZ) in the Bird s Head region of Papua as implication of the evolution of Salawati Basin, Misool-Onin-Kumawa Anticline (MOKA), and Seram Fold-Thrust Belt (SFTB). The SFZ is a left-lateral fault system located in the northern margin of Papua extended thousands kilometers from the Eastern part of the island to the Bird s Head region. SFZ is an active fault system starting on the Late Miocene. Our new model indicates that SFZ rotates the Bird s Head area, including Salawati Basin to the west. The movement of SFZ involves rotation and translation that separates Salawati Basin from the Bird s Head region with basement high as the boundary of the basin. More than 100 seismic lines have been interpreted along Seram, Misool, and Salawati offshores. These interpretations show the development of listric and planar normal faulting at western part of Misool Island and pop-up structure at NW Bird s Head region. The evidence was interpretated as a result of SFZ activities, which cut Paleozoic through the Tertiary formations. The listric and planar normal fault mechanism in the Salawati basin explains that the rifting event connected to Bird s Head rotation. In addition, flower structures observed at NW Bird s Head indicate the shortening effect that also associated with the SFZ activities. Seemingly, rotation and translation of SFZ to the west are associated with the evolution of SFTB that indicate by NE-SW shortening perpendicular to the island. The deformation in the SFTB is involved Pliocene sediments. Therefore, SW directed shortening as a response of counter clockwise rotation of the Bird Head region with additional westward movement of Tarera-Aiduna strike-slip system to the west forms SFTB. New seismic interpretation combined with palinspatic reconstructions suggests that there are rotation and translation phase in relation to SFZ mechanism that develops the Salawati Basin, MOKA, and SFTB. These deformations mechanism are active since the Late Miocene related to the collision between Pacific island arc complexes and passive margin of NW Australian plate. ii

4 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. iv

5 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, penulis panjatkan puji dan syukur teramat dalam kehadirat Allah SWT, karena hanya atas rahmat dan karunianya penulis dapat menyelesaikan Tesis ini dengan judul KINEMATIKA SESAR SORONG SEBAGAI IMPLIKASI TERHADAP EVOLUSI STRUKTUR DAERAH SERAM, MISOOL, DAN CEKUNGAN SALAWATI. Banyak pihak yang telah mendukung penulis dalam menyelesaikan Tesis ini. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. Benyamin Sapiie, Ph.D, atas bimbingan, dukungan, dan kepercayaannya terhadap Penulis sehingga Penulis dapat menyelesaikan studi dan Tesis ini. 2. Bapak Dr. Ir. Dardji Noeradi, atas bimbingan dan saran selama Penulis menyelesaikan Tesis ini. 3. Mr. John Decker, Mr. Philip A.Teas, Mr. Louis Roternberg, dan Mas Widodo dari Black Gold Energy, Ltd., atas kesempatan dan dukungan bagi penulis untuk menyelesaikan Tesis. 4. Bapak dan Ibu, orang tua Penulis yang luar biasa dan sangat memahami semua mimpi Putri-nya. Terima kasih atas dukungan dan nasehat yang begitu tulus yang selalu diberikan kepada Penulis. 5. Moxi dan Ato, adik-adik penulis yang selalu mendukung dan menghibur Penulis. 6. Eyang Tie, nenek Penulis yang selalu memberikan dukungan dan doanya, dan Sandriani, saudara sepupu Penulis yang selalu mendukung. 7. Aileron Cessna Adyagharini, teman seperjuangan dan berdiskusi selama Penulis menyelesaikan Tesis. 8. Astyka Pamumpuni, Alfend Rudyawan, dan Isto Jannata Saputra, sebagai teman Penulis untuk berdiskusi sejak kuliah di S1 Teknik Geologi ITB. 9. A.M. Surya Nugraha dan Agung Gunawan, atas bantuan dan pelajaran berharga mengenai rekonstruksi palinspatik. 10. Mbak Sonia Rijani dan seluruh rekan-rekan S2 Teknik Geologi ITB angkatan 2007 atas kebersamaannya selama perkuliahan berlangsung. v

6 11. Dumex Pasaribu, teman berdiskusi Penulis, terima kasih atas kesabaran dan kebaikannya untuk saling bertukar informasi walau kami berada di benua yang berbeda. 12. Dian Sari Prabawanti, Suci Nurmala Mulyati, Silfi Ariani, Mira Meirawati, Novi Triany, dan Dyna Dwi Ratna Sari, atas semua dukungannya. 13. Ambaria, Dian Ultra, dan Windeati Argapadmi atas semua bantuannya selama Penulis menyelesaikan Tesis ini. 14. Irma Nuraini dan Grace Shinta Indriani, sahabat yang selalu mendukung Penulis dalam suka dan duka. 15. Bapak Rori A.W.G., terima kasih atas semua dukungan, bantuan, dan semangat yang selalu diberikan kepada Penulis. Penulis menyadari bahwa upaya maksimal dan sungguh-sungguh dalam menyelesaikan Tesis ini belum sempurna. Untuk itu Penulis mohon maaf apabila dalam karya tulis ini masih terdapat kekurangan maupun kesalahan, sehingga kritik dan saran tetap Penulis harapkan dari semua pihak. Semoga Tesis ini bermanfaat. Bandung, 22 Juni 2009 Penulis, Putri Riadini vi

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... i ABSTRACT... ii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG... xv BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Penelitian Obyek dan Lokasi Daerah Penelitian Tujuan dan Ruang Lingkup Penelitian Hipotesis Kerja Asumsi... 6 BAB 2 METODOLOGI PENELITIAN Data Data Utama Data Sumur Pemboran Data Pendukung Metode Pemerolehan Data Data Utama Data Pendukung Metode Pemrosesan dan Penafsiran Data Penafsiran Data Sumur Pemboran Penafsiran Data Seismik Analisis dan Penafsiran BAB 3 GEOLOGI REGIONAL Tatanan Tektonik Regional Tatanan Stratigrafi Regional vii

8 BAB 4 GEOLOGI DAERAH PENELITIAN Interpretasi Stratigrafi Interpretasi Stratigrafi daerah Seram Interpretasi Stratigrafi daerah Misool dan Salawati Interpretasi Seismik Interpretasi Horizon dan Karakterisasi Seismik Peta Struktur Waktu BAB 5 REKONSTRUKSI DAN ANALISIS STRUKTUR Rekonstruksi Palinspatik Rekonstruksi Palinspatik Daerah Seram Rekonstruksi Palinspatik Daerah Misool Rekonstruksi Palinspatik Daerah Baratlaut Salawati TEKTONOSTRATIGRAFI Fasa Tektonik Passive Margin Fasa Tektonik Collision ANALISIS DAN MODEL STRUKTUR Analisis Struktur Model Struktur dan Diskusi BAB 6 KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA viii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Lokasi penelitian terletak di daerah Seram, Misool, dan Salawati yang merupakan bagian dari Kepala Burung, Papua. Daerah tersebut dikontrol oleh struktur besar berupa SFTB, MOKA, dan SFZ Gambar 2.1. Data seismik dan sumur bor pada daerah Seram, Misool, dan Salawati. Terdapat 204 lintasan seismik 2D yang tersebar di daerah penelitian dengan 23 sumur bor sebagai data verifikasi untuk interpretasi struktur dan stratigrafi Gambar 2.2. Data seismik dan multibeams batimetri pada daerah Seram, Misool, dan Salawati. Data multibeams batimetri ini merupakan data pendukung yang digunakan sebagai pendukung untuk interpretasi struktur di daerah penilitian Gambar 2.3 Diagram alir penelitian sebagai gambaran dari metode penelitian yang dilakukan Gambar 3.1 Tatanan tektonik regional daerah Kepala Burung, Papua (Modifikasi dari Hall, 1997; Charlton, 2000; Pairault dkk, 2003; dan Closs dkk, 2005) Gambar 3.2. Kolom stratigrafi daerah Seram, Misool, dan Salawati. Pada kolom stratigrafi tersebut terlihat perbandingan sikuen-sikuen stratigrafi pada setiap daerah tersebut. (Modifikasi dari Fraser dkk, 2005, Pairault dkk, 2003, dan Satyana, 2003) Gambar 4.1 Penampang 1 korelasi stratigrafi arah baratlaut-tenggara Gambar 4.2 Penampang 2 korelasi stratigrafi arah baratlaut-tenggara Gambar 4.3 Penampang 3 korelasi stratigrafi arah baratlaut-tenggara Gambar 4.4 Penampang 4 korelasi stratigrafi arah utara-selatan Gambar 4.5. Penampang 1 korelasi stratigrafi arah barat-timur Gambar 4.6. Penampang 2 korelasi stratigrafi arah utara-selatan Gambar 4.7. Penampang 3 korelasi stratigrafi arah utara-selatan Gambar 4.8. Penampang 4 korelasi stratigrafi arah baratlaut-tenggara Gambar 4.9. Penampang 5 korelasi stratigrafi arah utara-selatan Gambar Horison seismik yang ditarik berdasarkan marker pada sumur dan kolom stratigrafi daerah Seram, Misool, dan Salawati. (Modifikasi dari Fraser dkk, 1993, Pairault dkk, 2003 dan Satyana, 2003) ix

10 Gambar Interpretasi lintasan seismik pada daerah Seram diikat dengan sumur Daram Selatan-1. Data sumur memperlihatkan susksesi sikuen berumur Mesozoik hingga Kuarter Gambar Interpretasi lintasan seismik pada daerah Misool dan Salawati di ikat dengan sumur Batanta Utara-1x. Data sumur memperlihatkan susksesi sikuen batuan dasar dengan sikuen Oligosen Akhir yang diendapkan tidak selaras di atas batuan dasar, sikuen Miosen, dan sikuen Pliosen Akhir Gambar Karakter fasies seismik pada daerah Seram, Misool, dan Salawati. Terlihat 8 paket faseis seismik yang berbeda sebagai penunjuk beda umur dan sikuen pada daerah tersebut. Beberapa perbedaan karakter seismik pada ketiga daerah tersebut menunjukkan adanya perbedaan fasies litologi pada umur yang sama Gambar Peta struktur waktu untuk sikuen berumur Mesozoik-Kapur Gambar Peta struktur waktu untuk sikuen berumur Oligosen Akhir-Pliosen Awal Gambar 5.1. Rekonstruksi palinspatik di daerah Seram memperlihatkan perkembangan struktur sesar anjakan yang mulai berkembang pada saat pengendapan sikuen Pliosen Akhir Gambar 5.2. Rekonstruksi palinspatik di daerah Misool memperlihatkan perkembangan sesar-sesar normal yang berkaitan dengan SFZ pada umur Miosen Akhir Gambar 5.3. Rekonstruksi palinspatik pada daerah baratlaut Salawati memperlihatkan perkembangan struktur sesar-sesar naik sebagai bagian dari sistem horsetail pada SFZ yang terbentuk pada Miosen Akhir Gambar 5.4. Tatanan struktur daerah Seram, Misool, dan Salawati dan Kepala Burung pada umumnya berdasarkan analisis rekonstruksi palinspatik Gambar 5.5. Sesar-sesar normal pada Sikuen berumur Perm-Trias Gambar 5.6. Sikuen berumur Jura Awal yang masih didominasi oleh perkembangan sesar normal Gambar 5.7. Sikuen berumur Jura Akhir yang memperlihatkan tektonik rifting dan memperlihatkan adanya fasa subsidens lokal yang menyebabkan cekungan x

11 rifting mengalami penurunan dan endapan mengalami penebalan yang signifikan Gambar 5.8. Pengendapan sikuen berumur Kapur yang masih didominasi tektonik rifting dan fasa subsidens lokal yang terjadi pada Jura Akhir mempengaruhi penebalan pada sikuen Jura Akhir-Kapur pada bagian cekungan rifting Gambar 5.9. Perkembangan sesar-sesar normal pada Sikuen berumur Oligosen Gambar Sikuen berumur Miosen dipengaruhi oleh dimulainya struktur sesar mendatar Gambar Sikuen berumur Pliosen dipengaruhi oleh aktivitas struktur sesar mendatar Gambar Sikuen berumur Pliosen pada daerah Seram dipengaruhi oleh aktivitas struktur sesar anjakan Gambar Analisis struktur pada daerah penelitian melalui data seismik dan multibeams batimetri memperlihatkan adanya struktur-struktur besar yang dominan pada daerah penelitian, yaitu SFTB, MOKA, dan SFZ. Struktur-struktur tersebut komprehensif dengan aktivitas struktur aktif saat ini yang terjadi di daerah Kepala Burung Gambar Sesar-sesar normal pada penampang sesimik di bagian barat Misool sebagai bagian dari aktivitas SFZ berarah timurlaut-baratdaya Gambar Data multibeams batimetri bagian barat Misool dan baratdaya Salawati memperlihatkan aktivitas sesar mendatar berarah NE-SW dengan fitur sesar-sesar normal berarah NNE-SSW sebagai suatu sistem sesar mendatar divergen Gambar Gambaran umum sistem SFZ di bagian barat Misool dan baratdaya Salawati sebagai suatu sistem sesar mendatar divergen yang dikemukaan oleh McClay, 2001, yang juga mempengaruhi mekanisme pembentukan Cekungan Salawati sebagai suatu cekungan pull-apart Gambar Interpretasi sesimik pada lintasan seismik di bagian baratlaut Kepala Burung memperlihatkan struktur sesar-sesar naik yang berada di dalam suatu cekungan xi

12 Gambar Fitur struktur sesar-sesar naik di daerah baratlaut Salawati sebagai bagian dari sistem sesar mendatar Gambar Interpretasi seismik di bagian baratlaut Salawati yang memperlihatkan perkembangan sesar-sesar normal sebagai bagian dari perkembangan SFZ berarah barat-timur Gambar Data multibeams batimetri di bagian baratlaut Kepala Burung yang memperlihatkan adanya fitur tinggian di dalam suatu cekungan yang berkaitan dengan perkembangan sesar-sesar naik akibat perkembangan SFZ Gambar Gambaran struktur pada SFZ berarah barat-timur di utara-baratlaut Kepala Burung. Sesar mendatar tersebut berkembang sebagai sesar mendatar dengan mekanisme horsetail, dengan struktur sesar naik berarah timurlautbaratdaya dan struktur sesar normal berarah relatif utara-selatan Gambar Lintasan seismik di bagian selatan pulau Misool memperlihatkan onlap sikuen berumur Trias-Jura terhadap batuan dasar Perm sebagai awal terbentuknya MOKA. Sesar-sesar normal yang terbentuk di daerah Misool pada Mesozoik, mengalami kompresi dan sebagian besar teraktivasi sebagai sesar-sesar naik berarah barat-timur yang aktif sebagai MOKA sejak Oligosen Akhir. Sikuen Pliosen Awal mengerosi sikuen berumur Kapur-Miosen, sehingga terlihat suatu ketidakselarasan berumur Pliosen Awal pada MOKA Gambar Lintasan seismik di bagian selatan pulau Misool yang terikat dengan Sumur TBJ-1X memperlihatkan kontak antara sikuen berumur Pliosen Awal dengan sikuen berumur Kapur. Sikuen berumur Oligosen-Miosen tidak terdapat di sumur ini Gambar Lintasan seismik di daerah Misool memperlihatkan aktivitas sesarsesar naik sebagai hasil reaktivasi terhadap sesar-sesar normal Mesozoik yang terbentuk akibat rifting Mesozoik Gambar Interpretasi seismik di daerah Seram memperlihatkan suatu jalur sesar anjakan yang dikenal sebagai SFTB. Sesar anjakan tersebut memiliki detachment pada sikuen berumur Trias. Tilting pada sikuen Mesozoik-Pliosen Awal dari arah selatan Misool dan jalur sesar anjakan Sera mini menyebabkan suatu foredeep yang dikenal sebagai Seram Trough. Sikuen Pliosen Awal yang terdeformasi juga oleh sesar anjakan Seram namun posisnya tidak selaras dengan xii

13 sikuen Trias-Miosen, mengindikasikan bahwa selama proses pensesaran berlangsung, sedimentasi sikuen Pliosen Awal masih berlangsung Gambar Hubungan SFTB dan MOKA memperlihatkan bahwa kemiringan ke bagian selatan dari MOKA menunjukkan suatu mekanisme tilting dan kompresi yang signifikan di bagian selatan akibat proses collision mempengaruhi perkembangan SFTB yang terbentuk pada Pliosen Awal. Hubungan dari kedua struktur ini membentuk suatu foredeep yang dikenal sebagai Seram Trough. MOKA dan SFTB relatif memiliki orientasi arah yang serupa yaitu relatif barattimur Gambar Model evolusi struktur di daerah Seram, Misool, Salawati, dan Kepala Burung pada umumnya sejak tektonik collision berlangsung xiii

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Data sumur yang terdapat di daerah penelitian... 8 Tabel 2.2 Data seismik yang terdapat di daerah penelitian... 9 Tabel 3.1 Perbandingan kejadian struktur daerah Kepala Burung dan daerah Seram, Misool, dan Salawati (modifikasi dari Sapiie, 2000, Pairault dkk, 2003, Satyana, 2003, dan Closs dkk, 2005) Tabel 4.1. Korelasi sumur daerah Seram Tabel 4.2. Korelasi sumur daerah Misool dan Salawati xiv

15 DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG SINGKATAN NAMA PEMAKAIAN AWAL PADA HALAMAN SFZ Zona Sesar Sorong 1 MOKA Antiklin Misool-Onin- 2 Kumawa SFTB Seram Fold-Thrust Belt 2 xv