BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Lokasi penelitian terletak 20 km di sebelah utara Kota Banjarnegara, tepatnya pada Kali Pekacangan dan Kali Bombong, Desa Sijenggung, Banjarnegara, Jawa Tengah. Secara fisiografis, daerah tersebut merupakan bagian dari Cekungan Serayu Utara bagian tengah. Van Bemmelen membagi cekungan ini menjadi tiga bagian; bagian barat (Bumiayu), tengah (Karangkobar), serta timur (Ungaran). Van Bemmelen berpendapat bahwa formasi-formasi batuan yang menyusun cekungan tersebut dari barat hingga timur terbentuk melalui proses evolusi geologi yang serupa. Menurutnya, daerah penelitian (Karangkobar dan sekitarnya) tersusun atas litologi berupa endapan flysch Formasi Merawu yang ekuivalen dengan Formasi Pemali di bagian barat, batuan sedimen dengan campuran produk aktivitas volkanik Formasi Penyatan yang ekuivalen dengan Formasi Rambatan, Lawak, dan Halang di bagian barat, serta Formasi Bodas yang setara dengan Formasi Kumbang dan Tapak di bagian barat. Berdasarkan peta geologi oleh Condon et al. (1996), lokasi penelitian tersusun atas serpih hingga batupasir gampingan Formasi Rambatan, batupasir tufan dan konglomerat Formasi Halang, serta anggota batugamping dan breksi dari Formasi Tapak. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, di lokasi lain pada cekungan tersebut juga ditemukan litologi-litologi dengan karakter yang serupa. Hal yang menjadi masalah dan perlu dikaji lebih rinci ialah perbedaan persepsi peneliti- 1
EOSEN PALEOGEN OLIGOSEN MIOSEN BAWAH MIOSEN TENGAH NEOGEN MIOSEN ATAS F. Kumbang PLIOSEN 2 peneliti terdahulu mengenai urut-urutan pembentukan dan mekanisme sedimentasi batuan penyusun Cekungan Serayu Utara. Peneliti-peneliti terdahulu yang pernah mengkaji mengenai urutan stratigrafi batuan di bagian cekungan tersebut antara lain ialah Ter Haar (1934), Van Bemmelen (1949), Condon et al. (1996), Satyana (2007), Lunt (2009), Astuti (2012), dan Husein et al. (2013). Perbedaan persepsi tersebut akan dituliskan pada sub-bab peneliti terdahulu. Hal inilah yang menjadi alasan utama penulis mengkaji lebih lanjut mengenai stratigrafi di daerah penelitian. Tabel 1.1. Perbedaan urutan stratigrafi Cekungan Serayu Utara Serayu Utara Barat Serayu Utara Tengah-Timur UMUR Ter Haar (1934) Astuti (2012) Lunt (2009) Condon, et al. (1996) Van Bemmelen (1949) Husein et al. (2013) F. Kaliglagah N21 F. Kalibiuk F. Ligung F. Tapak N20 F. Tapak F. Tapak F. Pemali F. Tapak N19 Fasies molasse neritik F. Bodas F. Pemali N18 N17 N16 N15 N14 N13 N12 N11 N10 N9 N8 N7 N6 N5 N4 P21 / N3 P20 / N2 P19 P18 F. Halang F. Lawak F. Rambatan F. Pemali Tidak tersingkap F. Halang F. Rambatan Tidak tersingkap F. Halang F. Rambatan Tidak tersingkap F. Halang F. Kumbang F. Rambatan Tidak tersingkap Fasies vulkanik F. Bodas Basal limestone horizon F. Bodas F. Penyatan F. Merawu F. Sigugur Tidak tersingkap F. Rambatan Tidak tersingkap Daerah penelitian terdiri atas jalur-jalur sungai dengan singkapan batuan yang memiliki arah kemiringan berubah-ubah. Hal ini mengindikasikan bahwa dahulunya daerah penelitian berada pada setting batas lempeng yang aktif. Hal ini didukung oleh Astuti (2012) yang menyatakan bahwa fasies batuan yang menyusun Cekungan Serayu Utara didominasi oleh endapan flysch yang tak lain merupakan endapan sin-orogenik dengan beberapa produk yang terbentuk dari
3 proses aliran sedimen gravitasi. Kali Pekacangan dan Kali Bombong yang menjadi lokasi penelitian memiliki arah aliran dari utara-timur laut ke selatan, dimana terdapat singkapan batuan sedimen yang bervariasi, meliputi serpih, batupasir, breksi, hingga batuan karbonat (batugamping dan napal). Sebagian besar litologi di Kali Bombong dan Kali Pekacangan bagian utara didominasi oleh perselingan serpih hitam dengan batupasir. Perselingan dengan ketebalan dan pola penumpukkan yang relatif seragam mengindikasikan bahwa tidak semua litologi di daerah penelitian merupakan produk dari mekanisme pengendapan aktif seperti halnya arus turbid maupun aliran debris. Salah satu langkah untuk membuktikan hal ini ialah dengan melakukan pengukuran section stratigrafi dan mengamati segala karakter litologi lokasi penelitian. Belum tersedianya penelitian mendetail mengenai stratigrafi Desa Sijenggung (Kali Pekacangan dan Kali Bombong) menjadikannya dipilih dalam penelitian tugas akhir ini. Berdasarkan uraian tersebut, penulis bermaksud untuk mengungkap karakter litologi, sejarah pengendapan batuan, serta urut-urutan sesungguhnya dari litologi-litologi penyusun Kali Pekacangan dan Kali Bombong. Dari data permukaan berupa hasil pengukuran stratigrafi, penulis melakukan analisa lebih lanjut untuk menentukan umur dan lingkungan pengendapan batuan (analisa paleontologi), serta komposisi batuan (analisa petrografi). Hasil yang didapatkan bisa berbeda dari peneliti terdahulu, karena lokasi penelitian yang berbeda dan proses sedimentasi gravitasi yang berlangsung di cekungan tersebut. Akhirnya, penulis dapat menentukan formasi batuan apakah yang menyusun lokasi
4 penelitian, membandingkan hasil kajian stratigrafi tersebut dengan daerah lainnya di Cekungan Serayu Utara. I.2. Maksud dan Tujuan Penelitian Penelitian ini bermaksud untuk melakukan pengukuran stratigrafi di Kali Pekacangan dan Kali Bombong dengan skala 1:100, analisis petrografi dan paleontologi, serta analisis fasies batuan yang menyusun daerah penelitian. Tujuan penelitian ini antara lain: 1. Menentukan fasies batuan penyusun daerah penelitian. 2. Menentukan urutan (umur) stratigrafi daerah penelitian. 3. Menentukan mekanisme dan sejarah pengendapan daerah penelitian. 4. Menentukan hubungan stratigrafi di daerah penelitian dengan stratigrafi regional Serayu Utara dari peneliti-peneliti terdahulu. I.3. Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah: 1. Peneliti memahami geological frame daerah penelitian. 2. Menyediakan informasi mengenai kondisi dan evolusi geologi daerah penelitian bagi peneliti selanjutnya. I.4. Batasan Masalah Penelitian tugas akhir ini difokuskan pada penggunaan data stratigrafi pemukaan (outcrop measured section) untuk merekonstruksi urutan stratigrafi di
5 daerah penelitian serta pembandingan hasil kajian stratigrafi yang didapatkan (umur, mekanisme, serta lingkungan pengendapan) dengan penelitian terdahulu. Data yang digunakan meliputi hasil pengukuran stratigrafi dan struktur geologi serta sampel batuan yang kemudian dianalisis paleontologi dan petrografi. I.5. Lokasi Penelitian Lokasi penelitian berada di Desa Sijenggung, Pagarpelah, dan sekitarnya; Kecamatan Banjarmangu; Kabupaten Banjarnegara; Provinsi Jawa Tengah. Lokasi penelitian berada 20 km di sebelah utara kota Banjarnegara, dengan lintasan pengukuran stratigrafi sepanjang + 5 km (lihat Gambar 1.1). I.6. Peneliti Terdahulu 1. Ter Haar (dalam Marks, 1957) pada tahun 1934 merilis peta geologi Serayu Utara bagian barat tepatnya lembar 58 (Bumiayu). Ter Haar merupakan peneliti pertama yang membahas mengenai urut-urutan stratigrafi Cekungan Serayu Utara bagian barat, dimana pada publikasi tersebut dijelaskan bahwa litologi pengisi Cekungan Serayu Utara bagian barat pada umur Neogen tersusun atas Formasi Pemali, Rambatan, Lawak, Halang, Kumbang, dan Tapak. Formasi Pemali menjadi formasi batuan tertua di Serayu Utara bagian barat, berumur Miosen Awal-Tengah. Formasi Pemali dinamakan berdasarkan Kali Pemali sebelah barat dan utara dari Bumiayu, hingga di selatan Cirebon. Lokasi tipe sesungguhnya berada
Gambar 1.1. Peta lokasi penelitian tugas akhir. Lintasan pengukuran stratigrafi difokuskan pada Kali Pekacangan dan Kali Bombong yang digambarkan dengan garis biru tebal. 6
7 di Sungai Cibabakan, ujung baratlaut peta geologi Bumiayu. Penyusunnya terdiri dari napal globigerina berwarna abu-abu, dengan perlapisan yang jarang, dan sisipan batugamping pasiran, serta batupasir tuffan putih dan batupasir foraminifera yang melensa. Lapisan-lapisannya cenderung seragam dan berulang, dengan ketebalan total > 900 m. Di atas Formasi Pemali, terendapkan Formasi Rambatan. Section terbaiknya berada di Kali Rambatan, baratdaya Pamulian. Bagian bawah Formasi Rambatan tersusun atas batupasir gampingan dan konglomerat yang berselang-seling dengan napal dan serpih dengan lapisan-lapisan yang tipis. Di antara Formasi Rambatan dengan Formasi Pemali terdapat ketidakselarasan (erosional). Bagian tengah Formasi Rambatan mengandung batupasir gampingan berlapis tipis yang berwarna abu-abu muda hingga kebiruan. Material klastik pada batupasir gampingannya tersusun atas material andesitik. Ciri khas dari batupasir Rambatan ialah lembaran kalsit dengan struktur seperti serat dengan lapisan yang tipis. Formasi ini berumur Miosen Tengah. Formasi Lawak dinamakan sesuai Kali Lawak di sebelah baratdaya Cirebon. Litologinya tersusun atas napal kehijauan dengan sisipansisipan batugamping foraminifera dan batupasir gampingan. Batugamping foraminifera pada formasi ini tersusun seluruhnya oleh foraminifera, terutama Lepidocyclina dan Cycloclypeus. Ketebalan total dari bagian tersebut mencapai 150 m. Di beberapa lokasi, batuan
8 dari Formasi Lawak terbentuk di atas Formasi Rambatan. Tetapi di beberapa lokasi lainnya, Formasi Lawak secara lateral berkembang menjadi Formasi Rambatan maupun Pemali bagian atas. Foraminiferanya mencerminkan umur Miosen Tengah. Berikutnya, terendapkan Formasi Halang dengan lokasi tipe di tebing Sungai Cikabuyutan yang melalui Geger Halang. Litologinya berupa batupasir andesitik dan konglomerat tuffan yang berselingan dengan napal berwarna kehijauan. Di Bantarkawung, ditemukan fosil foraminifera yang mencirikan umur Miosen Tengah-Atas. Terakhir, pada umur Pliosen terendapkan Formasi Tapak dengan lokasi tipe terbaik terletak pada Sungai Cipanas, 2 km di sebelah baratlaut Bentarsari. Litologi penyusunnya dibagi dua: bagian bawah yang meliputi batupasir klastik dan volkanik yang ke arah atas menjadi anggota batugamping terumbu yang tersebar secara lokal. Seri batuan yang dijumpai di sepanjang Sungai Cipanas terdiri dari batupasir kehijauan dan konglomerat yang berselingan dengan lapisan-lapisan breksi andesit. Ke arah atas, seri perlapisan tersebut secara gradual berkembang menjadi perselingan batupasir karbonatan dan napal. Di paling atas, litologinya tersusun atas lapisan batugamping koral. Ketebalannya mencapai 500 m di sebelah timur peta, dan menipis ke arah barat. 2. Van Bemmelen (1949) dalam Geology of Indonesia Vol. IA telah meneliti mengenai kondisi stratigrafi dan geologi Serayu Utara.
9 Menurutnya, litologi-litologi yang menyusun cekungan tersebut dari barat ke timur tidak jauh berbeda dari sisi evolusi geologinya. Van Bemmelen mengacu pada publikasi peta geologi terdahulu oleh Ter Haar (1935) untuk menerangkan litologi penyusun Cekungan Serayu Utara bagian barat, sedangkan bagian tengahnya termasuk dalam peta geologi lembar 66 (Karangkobar) oleh Van Bemmelen (1937), dan bagian timurnya termasuk dalam peta geologi lembar 73-74 (Semarang-Ungaran) oleh Van Bemmelen (1941). Memasuki umur Neogen, litologi berumur Eosen di Cekungan Serayu Utara secara transgresif ditutupi oleh konglomerat dan batugamping foraminifera penyusun Formasi Sigugur pada area Karangkobar. Kemudian disusul oleh suksesi tebal batulempung napalan, batupasir kuarsa, dan batupasir tuff-an yang menyerupai endapan flysch yang dinamakan Formasi Merawu di bagian tengah Serayu Utara (Formasi Pemali di bagian barat). Di akhir umur tersebut, terjadi erupsi bawah laut yang membentuk Formasi Penyatan. Batuan volkanik bawah laut pada Formasi Penyatan mencapai ketebalan 4.000 meter dan menipis ke arah timur. Di Cekungan Serayu Utara bagian barat, Formasi Penyatan berkembang sebagai Formasi Rambatan, Lawak, dan Halang. Umur batuan tersebut ialah Miosen Tengah. Pengangkatan yang terjadi di Miosen Tengah-Akhir menyebabkan peningkatan sedimentasi oleh gravitasi, sehingga sebagian besar dari
10 material yang terendapkan di bagian lereng atau sayap mengalami peluncuran (sliding) menuju cekungan di sebelah utara. Memasuki umur Mio-Pliosen, secara tidak selaras terendapkan bagian bawah Formasi Bodas yang berupa batugamping. Lapisanlapisan batuan berumur Mio-Pliosen yang mengisi Cekungan Serayu Utara bagian barat dimulai dengan endapan volkanik yang berselangseling dengan konglomerat, dan bagian atasnya diakhiri dengan napal dan batupasir tuff-an dari Formasi Kalibiuk. Volkanisme Mio-Pliosen dicirikan dengan produk yang bersifat lebih asam, dengan hornblende sebagai mineral yang dominan pada tuff-nya. Tahap volkanisme ini berlangsung hingga Miosen Atas, yang di bagian barat diwakili oleh breksi Formasi Kumbang, yang secara selaras dilapisi oleh Formasi Tapak yang berumur Pliosen Awal. Di bagian tengah cekungan, sekuen Mio-Pliosen ini didominasi oleh fasies batuan volkanik Formasi Bodas, yang berumur Miosen Akhir. Setelah volkanisme berhenti, pengendapan dilanjutkan dengan batugamping terumbu di bagian atas Formasi Tapak di bagian barat cekungan, sedangkan di bagian tengah cekungan masih terendapkan fasies molasse dari Formasi Bodas. Di bagian barat, lapisan-lapisan batugamping tersebut dilapisi Formasi Kalibiuk yang tersusun atas napal lempungan dan batupasir yang berumur Pliosen Tengah. Di Karangkobar, horizon batugamping terumbu yang tadi disebutkan tidak berkembang. Pada area tersebut,
11 yang berkembang ialah napal tuff-an dengan sisipan konglomerat fasies laut (marine) yang menyusun Formasi Bodas bagian atas. Setelahnya, terjadi pengangkatan secara endogenik yang terlihat dari endapan Plio-Pleistosen yang hanya terbentuk di tepian cekungan tersebut dan dinamakan Formasi Ligung di bagian tengah (area Karangkobar), serta Formasi Kaliglagah, Mengger, dan Gintung di ujung barat Cekungan Serayu Utara (area Bumiayu). Van Bemmelen juga menjelaskan mengenai fisiografi Cekungan Serayu Utara, dimana pembentukannya terjadi melalui beberapa fase pengangkatan. Fase paling intensif terjadi pada umur Miosen Awal- Tengah dan Pliosen. Pada Pleistosen, proses geologi yang berlangsung di Serayu Utara ialah reaktivasi vulkanisme yang ditandai dengan aktivitas vulkanik Ligung, Mengger, Gintung, dan Linggopodo. 3. Condon et al. (1996) merumuskan Peta Geologi Lembar Banjarnegara dan Pekalongan (nomor lembar peta 1408-4 dan 1409-1). Lokasi penelitian tersusun atas litologi dari Formasi Rambatan, Halang, Kumbang, dan Tapak. Formasi Rambatan tersusun atas serpih, napal, dan batupasir gampingan dengan kandungan foraminifera kecil dan ketebalan mencapai 300 m. Formasi Halang tersusun atas batupasir tufan, napal, konglomerat, dan batulempung; sedangkan bagian bawahnya berupa breksi andesit. Pada formasi ini juga ditemukan foraminifera kecil seperti Globigerina dengan umur Miosen Tengah Pliosen Awal. Formasi Kumbang tersusun atas lava andesit dan basalt
12 (gelasan), breksi, tuff, serta breksi pumis dan tuf pasiran yang terbentuk secara lokal. Umur dari Formasi Kumbang diperkirakan Miosen Tengah-Pliosen Awal, menjari dengan Formasi Halang dan mencapai ketebalan 2000 m dan menipis ke arah timur. Terakhir, Di lokasi penelitian juga terendapkan anggota batugamping dan breksi Formasi Tapak Anggota batugamping Formasi Tapak tersusun atas batugamping terumbu, napal, dan batupasir. Batugamping mengandung koral dan foraminifera besar, sedangkan napal dan batupasir mengandung moluska. Formasi Tapak ini terendapkan secara tidak selaras di atas Formasi Halang dan berumur Pliosen. Di atasnya, secara selaras terendapkan anggota breksi Formasi Tapak. Breksinya tersusun atas andesit serta urat-urat kalsit, dan di beberapa tempat mengandung sisa tumbuhan. 4. Hall et al. (2007) pada A New Interpretation of Java s Structure meneliti mengenai evolusi struktur geologi di Jawa. Pada tulisan tersebut, Hall memaparkan bahwa struktur yang membingkai pulau Jawa tidak hanya terdiri dari satu sesar naik utama (akibat subduksi lempeng Hindia-Australia di bawah lempeng Eurasia), melainkan terdapat banyak sistem thrusting lainnya. Hall bersama Clements dalam Cretaceous to Late Miocene Stratigraphic Evolution of West Java memaparkan mengenai evolusi stratigrafi Jawa Barat hingga Tengah. Pada tulisan tersebut, dijelaskan bahwa telah terjadi struktur geologi aktif yang menyebabkan jajaran gunungapi di bagian utara
13 Jawa Tengah berubah posisinya. Posisi yang saat ini dapat kita amati berbeda dengan posisinya pada Miosen akhir. 5. Satyana et al. (2005, 2007, 2009) menjelaskan mengenai evolusi tektonik Jawa Tengah. Satyana menghubungkan struktur geologi utama yang membatasi Jawa Tengah, yaitu sesar geser Cilacap- Pamanukan dan Muria-Kebumen. 6. Lunt et al. (2009) melakukan penelitian mengenai umur sebenarnya dari Formasi Pemali di daerah Bumiayu ke arah barat hingga bagian tenggara Kuningan, Jawa Barat. Dalam penelitiannya, Lunt merevisi urutan stratigrafi Jawa Tengah, khususnya Formasi Pemali di Cekungan Serayu Utara bagian barat. Menurutnya, Formasi Pemali merupakan formasi berumur muda (Miosen Akhir Pleistosen), berbeda dengan peneliti-peneliti sebelumnya yang menyatakan bahwa formasi tersebut merupakan formasi yang tertua pada Cekungan Serayu Utara. Lunt kemudian menyatakan bahwa hal ini megindikasikan terjadinya proses sedimentasi pada sebuah batas lempeng yang aktif. 7. Astuti (2012) meneliti mengenai stratigrafi dan sedimentasi batuan berumur Neogen yang terdiri dari Formasi Halang, Pemali, Rambatan, dan Tapak di Cekungan Serayu Utara bagian barat. Lokasi penelitiannya terletak pada empat jalur sungai di daerah Cibingbing, Kuningan, Jawa Barat hingga ke daerah Larangan, Brebes, Jawa Tengah. Empat jalur tersebut terdiri dari Cikaro, Cikabuyutan, Sungai
14 Babakan, dan Rambatan. Dari pengamatan tersebut, diketahui bahwa fasies pengendapan di lokasi penelitian terdiri dari upper fan, middle fan, lower fan, serta basin plain yang merupakan bagian dari suatu kipas bawah laut (submarine fan). Jika diintegrasikan dengan geologi regional daerah penelitian, fasies upper middlefan dapat disetarakan dengan Formasi Halang, fasies lower fan setara dengan Formasi Rambatan, fasies basin plain setara dengan Formasi Pemali, serta fasies tidal (pasang surut) setara dengan Formasi Tapak. Selain itu, Astuti juga menguraikan dua faktor utama yang mempengaruhi sedimentasi batuan-batuan penyusun daerah penelitian yaitu: a. Pengendapan keempat formasi tersebut dipengaruhi oleh tektonik aktif di Cekungan Serayu Utara berumur N5 dan awal N18. Akibatnya, pada lokasi penelitian terdapat banyak rombakan batuan yang berumur tua yang berkaitan dengan pembentukan toe-thrust (sesar anjak) di sebelah timur Cekungan Serayu Utara. b.pada lokasi penelitian, juga terjadi pengendapan oleh aliran gravitasi yang meliputi debris flow hingga arus turbit, serta pengendapan pelagic pasang-surut. 8. Husein et al. (2013) menguraikan mengenai kendali stratigrafi dan struktur gravitasi pada rembesan hidrokarbon di daerah penelitian. Husein menuliskan bahwa daerah penelitian mengalami tiga fase pengangkatan utama pada Miosen Awal, Akhir, dan Pleistosen. Fase pengangkatan yang terakhir menyebabkan erosi intensif sehingga
15 Formasi Rambatan dapat tersingkap ke permukaan. Formasi Rambatan di lokasi penelitian tersusun atas serpih, batulempung, dan batupasir gampingan. Umur tertua yang dijumpai pada Formasi Rambatan di lokasi penelitian adalah pada zona N12 N18 (Miosen Tengah Miosen Atas) dengan ditemuinya Globorotalia menardii A dan B (Bolli), sedangkan umur termuda pada N19 dengan ditemuinya Sphaeroidinella dehiscens (Parker & Jones).