TEKTONOSTRATIGRAFI KELOMPOK PEMATANG SUB CEKUNGAN BARUMUN SUMATERA UTARA TESIS. AGUS SUSIANTO NIM : Program Studi Teknik Geologi

Transkripsi

1 TEKTONOSTRATIGRAFI KELOMPOK PEMATANG SUB CEKUNGAN BARUMUN SUMATERA UTARA TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh AGUS SUSIANTO NIM : Program Studi Teknik Geologi INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

2 ABSTRAK TEKTONOSTRATIGRAFI KELOMPOK PEMATANG SUB CEKUNGAN BARUMUN SUMATERA UTARA Oleh Agus Susianto NIM : Sub Cekungan Barumun merupakan sub cekungan Kenozoikum di bagian paling utara Cekungan Sumatera Tengah dan di Selatan tinggian Asahan. Data hasil eksplorasi migas di Sub Cekungan Barumun paling baru berupa data seismik 3D membuka pemahaman baru tentang perkembangan Sub Cekungan Barumun pada Kelompok Pematang. Sub Cekungan Barumun diyakini sebagai rifting akibat tektonik wrench. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui perkembangan dan interaksi aktifitas sesar-sesar border fault dengan rekaman proses sedimentasi, menyusun ulang tektonostratigrafi Sub Cekungan Barumun, dan pembuatan diagram blok perkembangan struktur dan sedimentasi pada rentang waktu geologi Eosen Oligosen untuk mempermudah pemahaman sejarah geologi Sub Cekungan Barumun. Pemetaan pada data seismik 2D dan 3D menjadi alat utama penelitian menggunakan stratigrafi seismik untuk mengetahui pola hubungan paket-paket stratigrafi. Pemetaan struktur memberikan gambaran dimensi cekungan dan perkembangan struktur geologi pembentuk cekungan. Pada Sub Cekungan Barumun diyakini sekuen-sekuen stratigrafi dikontrol kuat oleh tektonik. Peta isopach masing-masing sekuen kemudian digunakan sebagai rekaman ruang akomodasi minimum tiap sekuen sekaligus sebagai penanda arah ekstensi. Penafsiran lingkungan pengendapan dilakukan dengan integrasi peta-peta struktur, isopach, karakter stratigrafi seismik, karakter log-log sumur dan dibantu oleh atribut seismik yang diharapkan akan mampu meresolusikan penyebaran fasies. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Sub Cekungan Barumun memiliki dua sejarah cekungan. Cekungan pertama diperkirakan berupa cekungan pada bahu tepian benua yang berumur Pra Tersier. Cekungan yang lebih muda berupa cekungan hasil rifting oleh strike slip pada rentang Eosen-Oligosen seperti sub cekungan lain di cekungan Sumatera Tengah. Cekungan rifting Eosen-Oligosen terbentuk dalam beberapa fase, yaitu pre-rift, fase rift initiation yang secara cepat diikuti oleh early maximum rift, fase mid maximum rift, late maximum riftmaksimum, fase early post rift, dan fase late post rift. Laju penurunan cekungan, pengangkatan daerah drainase dan arsitektur dasar cekungan mempengaruhi penyebaran fasies sedimen. Pengenalan pola penyebaran fasies sedimen dengan pemahaman tektonostratigrafi selama perkembangan cekungan memegang peran utama dalam evaluasi dan eksplorasi potensi sistem petroleum pada Sub Cekungan Barumun. Kata kunci : Tektonostratigrafi, Paleogeografi ii

3 ABSTRACT PEMATANG GROUP TECTONOSTRATIGRAPHY OF BARUMUN SUB BASIN NORTH SUMATERA By Agus Susianto NIM : Barumun sub basin is the northernmost Cenozoic trough in Central Sumatra Basin and is located in southern of Asahan High. Newly acquired deep targeted 3D seismic data from exploration activity of Chevron open a new horizon to the basin especially in understanding Pematang Group syn-rift stratigraphy and Paleogene rift geometry. Barumun sub basin is believed as a product of pull apart situated in wrench tectonic regime in a dextral shear couple. The objective of this research is to understand the basin development and the role of tectonic driven structuring in controlling basin s erchitecture and depositional system. 2D and 3D seismic mapping using seismic stratigraphy is the main tool in revealing the geometry of basin, relationship of each sedimentary package as basin fill and relative age determination. Isopach map is used to infer minimum accumulative accommodation space developed during basin s live. Depositional setting interpretation is calibrated using well control which penetrated the majority of the investigated sedimentary packages. Some seismic attributes also extracted to be used to help define the geometry of sedimentary facies. It is postulated that Barumun sub basin has two different basin s history and actually based by an older basin that is thought to be at least Eocene or older. The younger rift basin is inferred to be Eocene-Oligocene in age filled with Pematang stratigraphic group. The development of Eocene-Oligocene rift basin has gone through several stages. Real pre-rift sedimentary sequences were not observed except the older basin s sediment fill as the base of Eocene-Oligocene rift. Rift initiation came in slow pace so did the rate of sedimentation therefore resulted in seismically un-mappable rift initiation stratigraphic record. Rate of subsidence grown rapidly toward stage of early maximum rift, while sedimentation rate was still low, so then starved basin was occurred. Maximum rift stage shown by the greatest subsidence rate then decreased substantially in late maximum rift stage. The early post rift identified by reduced or no fault activities led to very low subsidence toward late post rift when the basin actually died out in about Late Oligocene. Subsequent regional uplift followed by regional transgression transformed the basin into marine depositional setting in Early Miocene. Basin overprinting and the dynamic of extension due to intermittent strike slip movement in a multiple border fault basin system had composed a unique and dynamic thus complex structures and stratigraphics interaction during the live of Barumun sub basin. A comprehensive understanding of basin s development and its history is essential in evaluating petroleum potential of Barumun sub basin. iii

4 Halaman Pengesahan TEKTONOSTRATIGRAFI KELOMPOK PEMATANG SUB CEKUNGAN BARUMUN SUMATERA UTARA Oleh Agus Susianto NIM : Program Studi Teknik Geologi Institut Teknologi Bandung Menyetujui Tim Pembimbing Tanggal 25 Juni 2007 Ketua ( Dr. Ir. Dardji Noeradi ) Anggota Anggota ( Ir. Benyamin Sapiie, Ph, D. ) ( Dr. Ir. Djuhaeni ) iv

5 Halaman Persembahan Untuk dua putriku tersayang Nasywa dan Ara Nadia : Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat Al-Quran Surat Al Mujaadilah : 11 v

6 KATA PENGANTAR Alhamdulillahirobbil alamin puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya, sehingga tesis dengan judul Tektonostratigrafi Kelompok Pematang Sub Cekungan Barumun Sumatera Utara ini dapat diselesaikan dengan baik. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir. Dardji Noeradi, Ir. Benyamin Sapiie, Ph.D. dan Dr. Ir. Djuhaeni selaku Pembimbing yang telah memberikan saran, bimbingan dan nasehatnya selama penelitian dan penulisan tesis ini, dan juga Dosen beserta staf pada Program Studi Teknik Geologi Institut Teknologi Bandung. Terimakasih Penulis sampaikan kepada PT. Chevron Pacific Indonesia melalui program ESDP memberikan kesempatan dan bantuan program pendidikan S-2, Manager Eksplorasi PT. Chevron Pacific Indonesia yang telah memberikan ijin untuk menempuh pendidikan, dan Team HR Training yang memfasilitasi semua proses perkuliahan, sehingga penulis dapat menempuh dan menyelesaikan pendidikan program magister Program Studi Teknik Geologi ITB. Terimakasih juga penulis sampaikan kepada staf karyawan Eskplorasi serta teman-teman mahasiswa program ESDP PT.CPI Program Studi Teknik Geologi ITB atas bantuan dan kerjasamanya selama program ESDP berlangsung. Harapan penulis semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan menambah wawasan ilmu bagi kita semua. Amin ya robbal alamin. vi

7 DAFTAR ISI ABSTRAK...ii ABSTRACT...iii Halaman Pengesahan...iv Halaman Persembahan... v KATA PENGANTAR...vi DAFTAR ISI...vii DAFTAR GAMBAR...ix Bab I Pendahuluan... 1 I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Masalah... 2 I.3 Objek dan Lokasi Penelitian... 3 I.4 Tujuan dan Lingkup Penelitian... 4 I.5 Manfaat... 4 I.6 Batasan Penelitian... 5 I.7 Asumsi... 5 I.8 Hipotesis... 5 I.9 Tantangan Penelitian... 6 Bab II Tinjauan Pustaka... 8 II.1 Geologi Cekungan Sumatera Tengah... 8 II.1.1 Stratigrafi... 8 II.1.2 Tektonik dan Kerangka Struktur Regional II.3 Penelitian Terdahulu Bab III Tektonostratigrafi Kelompok Pematang Sub Cekungan Barumun III.1. Data dan Metodologi III.1.1. Data III.1.2. Metode Penelitian III.2 Analisis Data Seismik dan Analisis Data Sumur III.2.1 Interval Pematang III.2.2 Interval Pematang III.2.3 Interval Pematang vii

8 III.2.4 Interval Pematang III.2.5. Interval Pematang III.2.6 Interval Pematang III.3 Pembuatan Peta Struktur dan Isopach III.3.1 Penafsiran Struktur dan Pembuatan Peta Struktur III.3.2 Penafsiran Kinematika Struktur Paleogen III.3.3 Pembuatan Peta Isopach III.4 Evolusi Sub Cekungan Barumun pada Paleogen III.4.1 Tektonostratigrafi Sub Cekungan Barumun III.4.2 Penafsiran Sedimentasi Pengisian Cekungan III.4.3 Sintesa Sejarah Geologi Sub Cekungan Barumun Bab IV Kesimpulan DAFTAR PUSTAKA viii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar I.1 Peta lokasi penelitian di sub-cekungan Barumun, Cekungan Sumatera Tengah... 3 Gambar II.1 Kolom litostratigrafi regional Cekungan Sumatera Tengah pada penampang barat-timur melalui bagian tengah Cekungan Sumatera Tengah, (Laporan internal CARE Study CPI, 1990: modifikasi dari Eubank dan Makki, 1981 tidak dipublikasikan)... 9 Gambar II.2 Penggambaran posisi stratigrafis dari anggota-anggota Kelompok Pematang menurut Kelley, dkk. (1994) Gambar II.3 Peta Tektonik Sumatera yang merupakan batas aktif konvergensi Lempeng Indo-Australia terhadap Lempeng Eurasia dengan konfigurasi sebaran litologi (Barber, 2000). Daerah Sub Cekungan Barumun berada dalam kotak merah Gambar II.4 Kerangka struktur regional Cekungan Sumatera Tengah, Barumun Graben terletak di bagian paling utara dari Cekungan Sumatera Tengah, dalam kotak hijau, di depan Tinggian Kubu. (Heidrick dkk, 1996) Gambar II.5 Kerangka struktur regional Cekungan Sumatera Tengah Gambar II.6 Perbedaan interpretasi pada penelitian terdahulu dan penelitian ini (modifikasi dari Rahardjo, 2003) Gambar II.7 Tektonostratigrafi Sub Cekungan Barumun pada penelitian sebelumnya (Rahardjo, 2003) Gambar III.1 Diagram alir kerja penelitian meliputi analisis data seismik, analisis data sumur, penafsiran sejarah geologi dan pemodelan geologi Gambar III.2 Penampang seismik inline 454 dan penafsiran horison-horison seismik Gambar III.3 Penafsiran stratigrafi pada seismik inline 454, menunjukkan paketpaket sedimen pengisi cekungan Gambar III.4 Log komposit sekuen Pematang 4 di sumur Footwall-1 dan interval seismik yang sepadan dengannya diarsir kuning Gambar III.5 Log komposit sekuen Pematang 5 di sumur Footwall-1 dan interval seismik yang sepadan dengannya diarsir kuning Gambar III.6 Log komposit sekuen Pematang 6 di sumur Footwall-1 dan interval seismik yang sepadan dengannya diarsir kuning Gambar III.7 Log komposit sekuen Pematang 7 di sumur Footwall-1 dan interval seismik yang sepadan dengannya diarsir kuning Gambar III.8 Log komposit sekuen Pematang 8 di sumur Footwall-1 dan interval seismik yang sepadan dengannya diarsir kuning Gambar III.9 Peta struktur horison 3 sampai horison 8 dengan sesar-sesar utama pembentuk cekungan Gambar III.10 Peta struktur pada level interpretasi basement (kiri) mencakup data seismik 2D dan 3D yang menunjukkan pola dan arah-arah struktur utama pembentuk cekungan dan penafsiran kinematika pembentukan cekungan (kanan) Gambar III.11 Teknik pencariaan net slip dengan rotasi penampang seismik. Net slip dari patahan m1 didapatkan pada penampang seismik B dan C ix

10 Gambar III.12 Contoh peta isopach interval hasil pengurangan Horison Pematang 3-4 (A) dan Pematang 4-5 (B) Gambar III.13 A. Penampang seismik inline 454 yang menunjukkan karakter internal sedimen pre-rift, dalam arsiran kuning. B. penampang seismik XLN# 650 yang menunjukkan paket Pematang1-2-3 yang lengkap dan paling tebal, terpotong sesar m1 dan tergeser secara diagonal slip ke arah tenggara Gambar III.14 Ilustrasi model Sub Cekungan Barumun sebelum dimulainya rifting dialasi oleh sekuen Pematang 1-2-3, diperkirakan berada pada daerah dataran rendah. Lokasi data seismik 3D dalam kotak merah Gambar III.15 Peta isopach sekuen Pematang dan penafsiran bahwa penebalan isopach tidak berhubungan dengan aktifitas sesar Gambar III.16 Ilustrasi perkembangan geometri inisiasi rifting sampai awal rifting maksimum pada sekuen Pematang Gambar III.17 Ilustrasi arsitektur cekungan pada awal pengendapan sekuen Pematang Gambar III.18 Peta isopach sekuen Pematang 4, deposenter berada di bagian timur. Bagian tengah cekungan kelaparan sedimen Gambar III.19 Ilustrasi ketebalan sedimentasi pada tahap akhir rifting maksimum sekuen Pematang 5, menunjukkan ketebalan terbesar terbentuk di bagian tengah dari cekungan dengan sesar utara-selatan sebagai pemain utama Gambar III.20 Ilustrasi ketebalan sedimentasi pada tahap akhir rifting maksimum sekuen Pematang 6, menunjukkan bergesernya pusat sedimentasi ke bagian sesar-sesar yang berarah timurlaut-baratdaya Gambar III.21 Ilustrasi ketebalan sedimentasi pada awal pasca rifting mununjukkan berkurangnya aktifitas struktur dan mulainya pengisian cekungan secara merata dan di bagian tepian barat muncul beberapa antiklin hasil inversi border fault Gambar III.22 Ilustrasi ketebalan sekuen Pematang 8, penebalan paket sedimen didominasi oleh subsidence akibat kompaksi sedimen dan sagging Gambar III.23 Skema usulan tektonostratigrafi baru pada Sub Cekungan Barumun Gambar III.24 Alternatif penafsiran model sedimentasi sekuen pre-rift. Model fan pada cekungan rifting dalam lakustrin Gambar III.25 Ekstraksi atrribut RMS amplitude horison Pematang 4 dan Ilustrasi peleogeografi awal pengendapan sekuen early maximum rift Gambar III.26 Atribut seismik pada horison Pematang 5 mewakili geometri sedimen mid maximum rift Gambar III.27 Ilustrasi paleogeografi saat pengisian cekungan mid maximum rift Gambar III.28 Peta amplitudo RMS dan spectral decomposition menunjukkan daerah dangkal (high amplitude) dalam (low amplitude) serta jalur sedimen di sepanjang sumbu cekungan (panah) Gambar III.29 Ilustrasi sedimentasi tahap late maximum rift. Pendangkalan cekungan mulai terjadi oleh berkurangnya subsidence sementara supali sedimen cenderung tetap x

11 Gambar III.30 Ekstraksi RMS amplitude dan ilustrasi sedimentasi pada early post rift Gambar III.31 Gambaran ekstraksi atribut seismik spectral decomposition pada horison seismik Pematang 8 yang menunjukkan geometri sungai teranyam di bagian barat cekungan dan ilustrasi sedimentasi pada late post rift Gambar III.32 Perbandingan Lithostratigrafi, Sekuen Stratigrafi, Tektonostratigrafi, dan Kronostratigrafi tentatif Sub Cekungan Barumun.. 86 xi