BAB II GEOLOGI REGIONAL

Transkripsi

1 BAB II GEOLOGI REGIONAL II.1 GEOLOGI REGIONAL II.1.1 Fisiografi Regional Daerah penelitian berada pada Cekungan Sumatera Tengah. Cekungan Sumatera Tengah dipercayai merupakan cekungan busur sejak Neogen. Pada periode Paleogen (Eosen-Oligosen) daerah ini merupakan seri dari struktur setengah graben (half grabben) yang terbentuk akibat proses rifting. Selanjutnya, cekungan pada periode Neogen terbentuk akibat posisi tumbukan yang menyudut dengan arah N60ºE antara lempeng benua Eurasia dengan lempeng samudera Hindia di Sumatra selama Miosen. Geometri dari cekungan ini berbentuk asimetris dengan bagian terdalamnya berada di baratdaya yang semakin melandai ke arah timur laut (Mertosono dan Nayoan, 1974). Produk lain yang dihasilkan oleh interaksi kedua lempeng ini adalah berupa busur kepulauan di sepanjang muka pantai barat daya Sumatra, Cekungan Muka Busur Nias, Busur Vulkanik Barisan, dan Zona Sesar Sumatra atau yang lebih dikenal dengan Sesar Semangko. Unit fisiografi dengan arah barat laut tenggara ini merupakan fenomena pada zaman Neogen. Efek dari gabungan struktur Neogen dan Paleogen menghasilkan sejumlah tinggian yang membagi cekungan belakang busur seperti : Busur Asahan dengan arah timurlaut (NNE), Tinggian Lampung dan Tinggian Tigapuluh yang berarah timur-timurlaut (ENE). Busur dan tinggian ini bergabung secara efektif membagi daratan Sumatera menjadi Cekungan Sumatera Utara, Cekungan Sumatera Tengah, dan Cekungan Sumatera Selatan. Cekungan Sumatera Tengah di sebelah baratdaya dibatasi oleh tinggian Bukit Barisan, di sebelah baratlaut oleh Busur Asahan, dan disebelah timurlaut oleh Kraton Sunda (Gambar 2.1).

2 N Lokasi penelitian Gambar 2.1 Tektonik yang mempengaruhi Cekungan Sumatera Tengah (Heidrick dan Aulia, 1993) II.1.2 Struktur dan Tektonik Regional Cekungan Sumatra Tengah terbentuk oleh karena adanya penunjaman secara miring (oblique subduction) lempeng Samudra Hindia ke bawah lempeng Benua Asia. Penunjaman ini mengakibatkan terjadinya gaya tarikan pada Cekungan Sumatra Tengah yang merupakan cekungan belakang busur (Eubank dan Makki, 1981). Gaya tarikan pada batuan dasar ini menghasilkan beberapa block faulting yang membentuk graben, half graben dan horst (Mertosono dan Nayoan, 1981). Selain gaya tarikan, pada Cekungan Sumatra Tengah juga terdapat gaya kompresi yang dihasilkan oleh suatu sistem sesar geser dekstral sebagai akibat dari oblique subduction di bagian barat dan baratdaya Pulau Sumatra. Dextral wrench fault dicirikan oleh adanya

3 kenampakan negative flower structure, positive flower structure, en echelon fault dan en echelon fold yang terlihat pada rekaman seismik (Yarmanto dan Aulia, 1988). Cekungan Sumatra Tengah didominasi oleh dua pola struktur yang berarah utara-selatan (N-S) dan barat laut-tenggara (NW-SE) (Heidrick dan Aulia, 1993). Struktur yang berarah utara-selatan (N-S) relatif lebih tua dan terbentuk pada Paleogen (Mertosono dan Nayoan, 1974; de Coster, 1975 dalam Heidrick dan Aulia, 1993). Menurut Eubank dan Makki (1981) kedua pola struktur tersebut aktif selama Tersier. Proses tektonik merupakan faktor pengontrol utama proses pengendapan di cekungan bila di bandingkan dengan faktor lainnya. Heidrick dan Aulia (1993) membagi perkembangan tektonik pada Cekungan Sumatra Tengah menjadi empat episode berdasarkan terminologi tektonik poli fasa yang dapat dibedakan dengan jelas yaitu F0, F1, F2 dan F3 seperti terlihat pada gambar 2.2. Periode Deformasi F0 Pembentukan Batuan Dasar ( Pra-Tersier ) Deformasi F0 terjadi pada pra-tersier yang menghasilkan struktur-struktur berarah N60 o W±10 o yang dikontrol oleh geometri dan batas batas mandala-mandala geologi yang menyusun batuan dasar (Pulunggono dan Cameron, 1984). Mandalamandala geologi tersebut mengalami akresi pada Trias Akhir (Pulunggono dan Cameron, 1984). Arah struktur yang berkembang pada F0 dicerminkan oleh sumbu tinggian dan rendahan zona sesar. Periode Deformasi F1 ( Fase Intra-cratonic Rifting dan Rift Infill Ma) Deformasi F1 yang terjadi pada Eosen Oligosen mengawali perkembangan kerangka tektonik Tersier. Heidrick dan Aulia (1993) membagi tiga pola struktur yang berkembang pada tahap F1 yaitu utara-selatan (N-S), utara timur laut-selatan barat daya (NNE-SSW) dan barat laut-tenggara (NW-SE). Pola utara-selatan (N-S)

4 merupakan pola yang paling dominan. Tegasan horizontal minimum yang berkembang pada periode ini berarah timur-barat (E-W). Periode Deformasi F2 ( Fase Interior Sag Basin 28-13Ma) Episode F2 diawali oleh berhentinya proses rifting dilanjutkan dengan fasa sagging dan transtensional. Fasa transtensional merupakan perioda perkembangan sesar mendatar menganan pada elemen-elemen struktur berarah utara-selatan (N-S) yang terbentuk pada fasa F1. Kompresi bersifat setempat-setempat yang ditandai dengan pembentukan sesar dan lipatan dan bersamaan dengan penurunan muka air laut global pada 28 Ma. Proses geologi yang terjadi pada saat itu adalah pembentukan morfologi yang relatif rata yang terjadi pada Kelompok Pematang dan batuan dasar yang tersingkap. Periode ini diikuti oleh terjadinya subsidence kembali dan transgresi ke dalam cekungan tersebut. Kelompok Sihapas yang diendapkan secara tidak selaras di atas Kelompok Pematang terdiri dari Formasi Menggala, Bangko, Bekasap, Duri dan Telisa. Periode Deformasi F3 (Miosen Tengah-Resen/13-0 Ma) Fasa F2 diikuti oleh F3 yang berlangusung pada Miosen Tengah hingga saat ini. Deformasi ini menghasilkan sesar naik berarah barat barat laut-timur tenggara (WNW-ESE) yang berasosiasi dengan lipatan, reaktifasi sesar mendatar berarah utara barat laut-selatan tenggara (NNW-SSE) menjadi sesar naik, flexuring yang membentuk monoklin ke arah SSW di sepanjang rekahan pada batuan dasar berarah N39 o E ± 3.50 (Mount dan Suppe, 1992 dalam Heidrick dan Aulia, 1993). Lipatan yang terbentuk pada F3 umumnya berarah sumbu N15 o -25 o W, hampir paralel dengan sesar-sesar mendatar utama yang berarah utara-selatan (N-S).

5 Gambar 2.2 Evolusi tektonik Cekungan Sumatra Tengah (Heidrick dan Aulia, 1993) II.1.3 Tektonostratigrafi Regional Batuan dasar yang berfungsi sebagai landas Cekungan Sumatra Tengah dapat dibagi menjadi tiga kelompok batuan (Gambar 2.3), yaitu Mallaca Terrane, Mutus Assemblage, dan Greywacke Terrane (Eubank & Makki, 1981 dalam Heidrick & Aulia, 1993). Secara tidak selaras di atas batuan dasar diendapkan suksesi batuan-

6 batuan sedimen Tersier. Eubank dan Makki, 1981 dalam Heidrick dan Aulia, 1993, membagi pengisian Cekungan Sumatra Tengah ke dalam 2 fasa tektonik yang masing masing diisi oleh unit stratigrafi tertentu. Berikut adalah urutan stratigrafi pada Cekungan sumatra Tengah dari tua ke muda: Gambar 2.3 Tektonostratigrafi regional Cekungan Sumatra Tengah (Heidrick dan Aulia, 1993). Kotak berwarna hijau menunjukkan formasi yang menjadi fokus penelitian

7 A. Fasa 1 Pada fasa ini cekungan terbentuk akibat gaya rifting yang berarah relatif utara selatan. Pada fasa 1 ini diendapkan formasi - formasi dari Kelompok Pematang secara tidak selaras di atas batuan dasar. Kelompok ini terdiri dari Lower red beds, Brown shale dan Upper red beds yang merupakan endapan Rifted basin atau Half-graben. Lingkungan pengendapan dari litologi pada Kelompok Pematang ini diinterpretasi berupa lingkungan lakustrin dan fluvial. Pembentukan kelompok ini merupakan awal dari pengisian Cekungan Sumatra Tengah sebagai hasil dari rombakan batuan dasar, terjadi dengan penurunan cekungan (synrift sediment). Batuan pada kelompok ini merupakan batuan induk penghasil hidrokarbon pada Cekungan Sumatra Tengah. Mengacu kepada Heidrick dan Aulia (1993), Kelompok Pematang tersusun oleh 3 (tiga) formasi berturut-turut dari tua ke muda : Formasi Lower Red Beds, Formasi Brown Shale dan Formasi Upper Red Beds. Formasi Lower Red Bed Batuan pada formasi ini terdiri dari batulempung, batupasir arkosik dan batuan konglomerat yang diendapkan pada lingkungan dataran alluvial. Beberapa bagian dari formasi ini, dibagian bawah terdapat beberapa rendahan (deeps) yang dapat mencapai kedalaman 3000 meter. Batupasir pada formasi ini mempunyai kualitas yang buruk sebagai reservoir karena masih sangat dekat dengan sumber dan mempunyai sortasi yang relatif buruk. Formasi Brown Shale Formasi ini didominasi oleh batuan serpih yang berwarna cokelat yang diendapkan pada lingkungan lakustrin. Formasi ini diendapkan selaras di atas Formasi Lower Red Bed. Serpih pada formasi ini kaya akan kandungan bahan organik, memiliki laminasi yang cukup baik yang menandakan bahwa serpih ini

8 diendapkan pada kondisi air yang cukup tenang. Formasi ini merupakan batuan induk utama pada Cekungan Sumatra Tengah. Formasi ini juga tersusun oleh endapan-endapan kipas delta dengan mekanisme turbidit. Endapan turbidit ini menjadi target eksplorasi pada Cekungan Sumatra Tengah yang mempunyai tipe perangkap stratigrafi. Formasi Upper Red Beds Formasi ini merupakan bagian dari kelompok Sihapas yang diendapkan pada tahap akhir dari tektonik fase F1. Peningkatan kecepatan sedimentasi dan suplai sedimen klastik yang terjadi menyebabkan cekungan menjadi penuh dan lingkungan berubah menjadi darat pada kondisi fluvial. Litologi penyusun formasi ini berupa batupasir, konglomerat dan batulempung berwarna merahhijau. Batupasir di formasi ini merupakan salah satu reservoir di Cekungan Sumatera Tengah dan merupakan salah satu target eksplorasi. B. Fasa 2 Pada fasa ini kondisi tektonik pada daerah Cekungan Sumatra Tengah relatif stabil, sehingga batuan yang diendapkan tersebar luas di seluruh Cekungan Sumatra Tengah. Cekungan Sumatra Tengah pada fasa 2 ini terisi oleh litologi dari Kelompok Sihapas yang terdiri dari Fm. Menggala, Fm. Bangko, Fm. Bekasap, Fm. Duri dan Fm. Telisa. Kelompok Sihapas sendiri diendapkan secara tidak selaras di atas Kelompok Pematang pada Oligosen Akhir Miosen Awal dan merupakan sikuen transgresi. Kelompok ini didominasi oleh liotolgi batupasir dan serpih. Berikut adalah karakteristik dari tiap tiap formasi dengan urutan dari tua ke muda: 1. Formasi Menggala Formasi ini diperkirakan berumur Miosen Awal (N4) yang diendapkan secara tidak selaras di atas kelompok Pematang. Litologinya tersusun atas batupasir halus-

9 kasar yang bersifat konglomeratan. Lingkungan pengendapannya berupa braided river-non marine (sungai teranyam deltaik) dengan ketebalan mencapai 1800 kaki (Dawson, dkk, 1997). 2. Formasi Bangko Formasi ini berumur Miosen Awal (N5) yang diendapkan selaras di atas Formasi Menggala. Lingkungan pengendapannya yaitu open marine shelf yang menghasilkan maximum flooding surface (MFS) pertama di Kala Miosen. Litologinya berupa serpih abu-abu yang bersifat gampingan berseling dengan batupasir halussedang. Formasi ini diendapkan pada lingkungan estuarin dengan ketebalan mencapai 300 kaki (Dawson, dkk, 1997). 3. Formasi Bekasap Formasi ini mempunyai kisaran umur dari akhir N5 sampai N8 yang diendapkan selaras di atas Formasi Bangko. Litologinya berupa batupasir dengan kandungan glaukonit di bagian atasnya serta sisipan serpih, batugamping tipis dan lapisan batubara. Formasi ini diendapkan pada lingkungan estuarine, intertidal, inner-outer neritic dengan ketebalan sekitar 1300 kaki (Dawson, dkk, 1997). 4. Formasi Duri Formasi ini berumur Miosen Awal (N7 N8) yang diendapkan selaras di atas Formasi Bekasap. Litologinya berupa batupasir berukuran halus-sedang berseling dengan serpih dan sedikit batugamping. Lingkungan pengendapannya adalah barrier bar complex dan delta front dengan ketebalan mencapai 900 kaki (Dawson, dkk, 1997). Formasi ini mempunyai hubungan menjari dengan Formasi Telisa pada lingkungan yang lebih dalam pada bagian barat dari cekungan. 5. Formasi Telisa Formasi Telisa berumur Miosen Awal Miosen Tengah (N7 N11) yang diendapkan secara menjari dengan bagian paling atas Formasi Duri. Formasi ini

10 tersusun dari suksesi batuan sedimen yang didominasi oleh serpih dengan sisipan batugamping dan batupasir glaukonitan berbutir halus yang diendapkan pada lingkungan litoral dalam dan luar. Pada Formasi Telisa ini terlihat periode penggenangan maksimum di Sumatera Tengah yang terjadi pada Miosen Awal sehingga formasi ini dapat menjadi batuan penutup regional yang sangat baik bagi Kelompok Sihapas. Perubahan litologi dan fauna yang cukup jelas terlihat pada bagian atas Formasi Telisa dan menunjukkan awal fase regresif Miosen Tengah dari siklus Neogen yang merupakan awal pengendapan Formasi Petani. 6. Formasi Petani Kontak antara Formasi Petani dengan Formasi Telisa merupakan suatu hiatus yang diindikasikan oleh zona fauna yang hilang, kecuali di areal paling barat cekungan. Pengendapan formasi ini berlangsung pada Kala Miosen Tengah-Plistosen pada lingkungan laut yang berubah menjadi daerah payau sampai darat. Formasi Petani merupakan awal dari fase regresif yang mengakhiri periode panjang transgresi di Cekungan Sumatra Tengah. Formasi ini tersusun oleh sekuen monoton serpih batulumpur dan interkalasi batupasir dan batulanau yang ke arah atas menunjukkan pendangkalan lingkungan pengendapan dan penyusutan pengaruh laut. 7. Formasi Minas Formasi Minas merupakan endapan Kuarter yang diendapkan tidak selaras di atas Formasi Petani. Formasi ini tersusun oleh konglomerat, batupasir, dan batulempung yang mencirikan endapan aluvial. Proses pengendapan Formasi Minas masih berlangsung hingga saat ini. II.2 GEOLOGI LAPANGAN ZAMRUD Daerah penelitian, lapangan Zamrud berada pada tatanan struktur geologi yang berupa antiklin asimetris dengan arah baratlaut-tenggara dan di bagian timur -

11 tenggara lokasi penelitian terbentuk lapisan curam yang diakibatkan oleh sesar utama Kotabatak yang berada di bagian timur dari lokasi penelitian yang sejajar dengan sumbu utama antiklikn. pada lokasi penelitian terdapat banyak sesar sesar minor yang berarah NW-SE dan NE-SW yang diperkirakan terbentuk akibat pengaruh dari sesar utama yang berarah NW-SE. ( Gambar 2.4 ) Lapangan Zamrud Gambar 2.4 Kerangka struktur daerah penelitian (Heidrick dan Aulia, 1993) II.2.1 STRUKTUR GEOLOGI LAPANGAN ZAMRUD Struktur pada Lapangan Zamrud berupa antiklin asimetris dengan yang berarah NW-SE dengan panjang sekitar 2,5 km dan lebar 1,5 km. Struktur antiklin pada lapangan Zamrud bersifat asimetris, dengan sayap yang landai di bagian barat dan sayap yang mempunyai dip yang terjal di bagian Tenggara (Gambar 2.5). Hal ini

12 disebabkan karena daerah dibagian tenggara berasosiasi dengan sesar mayor naik Kotabatak dengan dip yang mengarah ke bagian tenggara (Gambar 2.6). Kerangka struktur geologi pada lapangan Zamrud merupakan struktur sesar naik dengan arah relatif NW SE yang dipengaruhi oleh sesar mayor Kotabatak dan sesar-sesar normal dan naik yang mempunyai arah relatif NE SW yang diperkirakan terbentuk akibat aktivitas sesar mayor naik Kotabatak, hal ini bisa terlihat dari lintasan seismik. (Gambar 2.7) Indeks warna yang menunjukkan kedalaman -4850ft -4800ft -4750ft -4700ft -4650ft -4600ft -4550ft -4500ft Gambar 2.5 Kerangka struktur 3D lapisan batupasir B Formasi Bekasap lapangan Zamrud Dari lintasan seismik terlihat bahwa sesar naik mayor dengan arah NW SE membentuk antiklin yang merupakan tutupan dari lapangan Zamrud. Pada struktur

13 antiklin lapangan Zamrud banyak terdapat sesar sesar minor yang terdistribusi di bagian hinge antiklin tersebut. Secara umum, sesar sesar penyerta di lapangan Zamrud mempunyai dip yang berarah ke NW dan juga SE serta mempunyai penyebaran yang pendek secara lateral dan beberapa mempunyai dip yang terjal. SW NE Throw Gambar 2.6 Penampang struktur lapangan Zamrud dilihat dari seismik dengan arah SW NE Throw yang terdapat pada lapangan Kotabatak ada beragam, tetapi throw yang terlihat paling besar ialah yang berada di sekitar sesar naik Mayor Kotabatak, hal ini dapat dilihat dari gambar 2.6 penulis menginterpretasikan bahwa pergerakan sesar naik mayor ini merupakan sebagai hasil dari strain yang diakibatkan oleh proses pembentukan antiklin dengan arah NW SE dan juga sebagai penunjang interpretasi ini dengan melihat kenyataan bahwa orientasi sesar sesar minor yang ada mempunyai arah yang relatif tegak lurus dengan sesar naik mayor di Kotabatak.

14 NW SE Gambar 2.7 Penampang struktur lapangan Zamrud dilihat dari seismik dengan arah NW SE Sesar sesar minor ini diinterpretasikan sebagai hasil dari proses pemendekan yang terjadi selama pembentukan struktur antiklin dan juga sebagai akibat dari proses perlipatan yang terjadi selama proses pembentukan antiklin dan berhubungan dengan pergerakan dari sesar naik Mayor Kotabatak. Mekanisme struktur geologi pada lapangan Zamrud dominan berlangsung pada fasa Kompresi dengan arah sumber tegasan utama berasal dari arah SW NE yang bersumber oleh subduksi lempeng Indo Australia dengan Lempeng Eurasia yang menyebabkan pembentukan dari sesar sesar naik yang berarah NW SE yang juga diikuti dengan pembentukan sesar sesar minor dengan arah NE SW. II.2.2 LINGKUNGAN PENGENDAPAN Menurut hasil analisa PT Corelab Indonesia, Formasi Bekasap diendapkan pada daerah lingkungan laut dangkal transisi dan dipengaruhi oleh aktivitas pasang surut air laut. Suplai sedimen Formasi Bekasap berupa sedimen silisiklastik yang teratur.

15 Hal ini dicirikan dengan munculnya struktur ripple dan hummocky. Sedimen utama pada Formasi Bekasap diendapkan sebagai tidal sand bar, tidal sand flat, dan sub tidal marine shale didalam embayment yang luas. Transport sedimen pada formasi Bekasap selain dipengaruhi oleh arus pasang surut, juga dipengaruhi oleh posisi semi permanen long shore dan juga arus laut. Dilihat dari kurva Gamma Ray (GR) pada kurva log, terlihat fenomena di mana sedimen klastik menghalus ke atas yang diinterpretasikan sebagai endapan tidal bar. Jadi penulis menginterpretasikan bahwa sedimentasi formasi Bekasap, lapangan Kotabatak berasal dari darat ( Gambar 2.8 ). Atas Bekasap B sand Bawah Bekasap B Sand Gambar 2.8 Marker log Kotabatak yang menunjukkan lingkungan pengendapan Formasi Bekasap lapisan batupasir B (Cook dan Schiller, 2002) II.2.3 STRATIGRAFI DAERAH PENELITIAN Berdasarkan laporan analisa dari PT Corelab Indonesia, Kerangka stratigrafi lapangan Zamrud terdiri dari 5 formasi, yaitu :

16 1. Batuan dasar ( basement ) Batuan dasar pada daerah penelitian berupa batuan greywacke yang sudah terkompaksi sehingga menjadi sangat keras dan kompak. Batuan dasar ini mengandung mineral kuarsa dan feldspar yang telah lapuk yang di dalam matrik batuannya mengandung lempung. 2. Formasi Bangko Batuan pada formasi ini dicirikan oleh batupasir yang tebal di bagian bawah dan serpih di bagian atasnya. Batupasir pada formasi ini tersusun atas batupasir berukuran sedang halus dengan sortasi sedang dan non karbonatan. Serpih di bagian atas dicirikan dengan adanya laminasi tipis batupasir karbonatan. Pada kurva log Gamma Ray (GR), dicirikan oleh bentukan blocky dengan sisipan serpih yang tipis. Ketebalan batupasir pada formasi ini rata-rata 180 ft, tetapi pada batupasir Formasi Bangko tidak ditemukan adanya indikasi hidrokarbon. 3. Formasi Bekasap Formasi Bekasap yang menjadi objek penelitian ini sendiri terdiri dari 3 unit batupasir A,batupasir B dan batupasir C (Gambar 2.9). Formasi ini terdiri dari batupasir dengan perselingan serpih. Batupasir A tersusun atas berukuran batupasir kasar halus bersifat karbonatan dengan sortasi baik buruk. Pada kurva log Gamma Ray, terlihat bahwa batupasir A mempunyai pola funnel di bagian bawah dan blocky di bagian atas. Ketebalan rata-rata dari lapisan Asand adalah 50ft. Batupasir B tersusun atas batupasir berukuran sedang halus, kerbonatan dengan sortasi yang baik sedang. Pada kurva log

17 Gamma Ray, terlihat bahwa batupasir B mempunyai pola funnel yang mengkasar ke bagian atas. Ketebalan rata-rata dari lapisan Bsand adalah 25ft Batupasir C tersusun atas batupasir berukuran sedang halus, karbonatan dengan sortasi baik sedang. Pada kurva log Gamma Ray terlihat bahwa batupasir C mempunyai pola blocky di bagian tengah dan pola bell di bagian atas dan bagian bawah. Ketebalan rata rata dari lapisan Csand adalah 35ft. 4. Formasi Telisa Batuan pada formasi ini disusun oleh serpih yang tebal yang berselingan dengan batupasir dan juga batupasir lanauan. Serpih pada formasi ini mempunyai karakter dengan ukuran butir lempung lanau. Pada formasi ini banyak ditemukan fosil berupa cangkang foraminifera. 5. Formasi Petani Batuan pada formasi ini tersusun atas serpih yang tebal dan jarang ditemukan lapisan batupasir pada formasi ini.

18 Atas Bekasap A Bawah Bekasap A Atas Bekasap B Bawah Bekasap B Atas Bekasap C Bawah Bekasap C Gambar 2.9 Kurva log yang menunjukkan lapisan batupasir Formasi Bekasap (Cook dan Schiller, 2002)