Bab II Tinjauan Pustaka II.1 Geologi Cekungan Sumatera Tengah II.1.1 Stratigrafi Stratigrafi Cekungan Sumatera Tengah terdiri dari satuan-satuan stratigrafi dari tua ke muda yaitu : •
Batuan dasar atau basement yang terdiri dari batuan beku, metamorf dan metasediment berumur pra-Tersier. Basement pra-Tersier yang mengalasi Sub Cekungan Barumun termasuk Terrane Mergui dengan Formasi Kluet dan Formasi Bohorok di bagian timur (Pulunggono & Cameron, 1984). Formasi Kluet terdiri dari slate marin dan batupasir metasediment yang kaya akan kuarsa berumur Karbon. Formasi Bohorok yang diduga merupakan sedimen asal glasial, terdiri dari pebbly mudstone yang berumur Karbon (Pulunggono & Cameron, 1984)
•
Kelompok Pematang yang berumur Eosen hingga Oligosen Akhir terdiri dari endapan non marin dengan lingkungan dari fluvial ke lakustrin. Kelompok ini dikenal memiliki tiga formasi di dalamnya, yaitu Lower Red Bed, Brown Shale dan Formasi Upper Red Bed. Kelompok ini diendapkan dalam graben ataupun half graben yang terbentuk bersamaan dengan rifting cekungan.
•
Kelompok Sihapas yang berumur Miosen Awal hingga Pliosen Awal merupakan kelompok sedimen yang diendapkan dalam lingkungan marin. Secara umum kelompok ini terdiri dari Formasi Menggala di bagian bawah, Formasi Bangko, Formasi Bekasap, Formasi Duri serta Formasi Telisa. Kelompok ini diendapkan secara tidak selaras di atas Kelompok Pematang.
•
Formasi Petani berumur Pliosen hingga Pleistosen, terdiri dari sedimen marin yang didominasi oleh lempung dan diendapkan tidak selaras diatas Kelompok Sihapas.
•
Endapan aluvium sering juga disebut Formasi Minas sebagai endapan Kuarter.
8
Minas Fm.
Petani Fm.
Duri Fm.
Telisa Fm.
Bekasap Fm. Bangko Fm. Menggala Fm. Upper Red Bed Fm.
Pematang Group
Lower Red Bed Fm.
Pematang Group
Lower Red Bed Fm.
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
Penamaan dan pengelompokan yang menggunakan kaidah tektonostratigrafi masih sangat terbatas. Menurut Kelley, dkk. (1994) stratigrafi syn-rift Paleogen dari Cekungan Sumatera Tengah terdiri dari lima sekuen lithostratigrafi (Gambar II.2) yaitu: Formasi Lower Red Bed, Formasi Brown Shale dan Formasi Batubara, Formasi Lake Fill sebagai pengisian cekungan pasca rifting dan sekuen fanglomerate yang umumnya berada di tepi border fault.
Gambar II.2 Penggambaran posisi stratigrafis dari anggota-anggota Kelompok Pematang menurut Kelley, dkk. (1994).
II.1.1.1 Stratigrafi dan Sistem Petroleum Cekungan Sumatera Tengah sampai saat ini adalah cekungan yang paling kaya hidrokarbon di Indonesia dengan perkiraan cadangan hidrokarbon diketemukan mencapai 28 milyar barel minyak. Faktor utama yang menentukan banyaknya volume hidrokarbon yang dihasilkan dan diketemukan di cekungan ini salah satunya adalah kekayaan batuan induk dengan kerogen tipe I dan II dari Kelompok Pematang dan gradien geothermal yang tinggi. Batuan reservoir utama berasal dari Kelompok Sihapas yang diendapkan pada lingkungan laut dangkal dan batuan tudung serpih laut dalam Formasi Petani pada lingkungan laut dalam. Posisi stratigrafi masing masing kelompok dan Formasi dapat dilihat dalam gambar kolom stratigrafi regional Cekungan Sumatera Tengah pada Gambar II.1.
10
Batuan induk diendapkan dalam beberapa depresi berbentuk half graben diantaranya graben Aman, Tapung, Bengkalis, Balam, Rangau dan Kiri. Sub Cekungan Barumun langsung berbatasan dengan tinggian Asahan di utara. Sampai saat ini urutan stratigrafi batuan sedimen Paleogen dari Sub Cekungan Barumun belum diketahui secara lengkap sampai pada stratigrafi syn-rift bagian bawah.
II.1.2 Tektonik dan Kerangka Struktur Regional Cekungan Sumatera Tengah dibatasi oleh beberapa tinggian, Tinggian Asahan di utara, Bukit Barisan di bagian barat, Tinggian Tigapuluh di selatan dan Tinggian Malaka-Malaysia di bagian timurlaut. Cekungan Sumatera Tengah sejak Miosen Tengah adalah cekungan di belakang busur magmatik yang saat ini berupa pegunungan yang disebut sebagai Pegunungan Barisan.
Pembentukan cekungan ini berhubungan dengan rifting pada Eosen sampai Oligosen, terdiri dari seri graben dan horst dalam satu rangkaian pull apart yang dihubungkan oleh satu bidang detachment, yang memiliki kedalaman kurang lebih pada kedalaman 18.000 kaki (Heidrick dkk., 1996). Identifikasi mekanisme pull apart dilakukan dengan memahami geometri dari struktur-struktur yang membatasi cekungan dan analisis kinematika struktur-struktur utama pembentuk cekungan.
II.1.2.1 Tatanan Tektonik Sumatera merupakan daerah batas tektonik aktif (active margin) dari konvergensi Lempeng Indo-Australia yang bergerak secara oblique ke utara bertumbukan dengan bagian selatan lempeng Eurasia (Gambar II.3).
Konfigurasi batas tektonik Sumatera saat ini terdiri dari jalur subduksi (trench), prisma akresi, ridge dari lingkaran luar, cekungan muka busur magmatik, busur volkanik aktif, dan cekungan belakang busur magmatik (Hall, 2002).
11
U
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. Sejarah subduksi di daerah ini sudah dimulai paling tidak sejak akhir Paleozoikum sampai dengan saat ini (Hall, 2002). Sumatera diinterpretasi dilandasi oleh batuan dasar asal pecahan kontinen yang berumur Permian sampai Karbon yang terakresi dari beberapa terrane pada Mesozoikum yang terdiri dari bataun beku, metamorf dan sebagian batuan sedimen..
Terrane dari batuan dasar yang dikenal sebagai pembentuk Sumatera dimulai dari timur ke barat adalah adalah Terrane Malaya Timur di bagian timur semenanjung Malaya, Terrane Malaka di sepanjang selat Malaka sampai Tanah
12
Genting dan Bangka, Mutus Assemblage sepanjang graben Bengkalis sampai ke Tanah Genting, Terrane Mergui terbentang dari bagian timur Aceh, Sumatera Utara, Tengah dan Selatan hingga ke Sumatera Barat. Di bagian paling barat terdapat Terrane Woyla yang terakresi terakhir pada Mesozoikum dan terbentang dari Sumatera Selatan hingga Sumatera Utara di bagian tepi barat dari Bukit Barisan (dari beberapa sumber dalam Pulunggono & Cameron, 1984). Terrane basement yang dikenali tersebut di atas diduga merupakan lempeng-lempeng mikro dari pecahan kontinen, busur magmatik atau volkanik dan sebagian juga terdiri dari ophiolit.
Tumbukan antara Sumatera-Jawa bagian Barat dan Terrane Woyla pada Mesozoikum menghentikan aktifitas magmatik Mesozoikum dan batuan Kenozoikum diendapkan secara tidak selaras di atas batuan Mesozoikum (Barber, 2000). Pada awal Kenozoikum terjadi pengangkatan regional yang diikuti oleh ekstensi dan subsidence yang membentuk cekungan-cekungan dan grabengraben di sepanjang Sumatera. Inversi di daerah muka busur sudah dimulai sejak Miosen Awal. Baik model ekstensional maupun model strike slip telah diajukan sebagai penjelasan pembentukan cekungan (Hall 2002).
Kelompok basement dari lempeng-lempeng mikro di atas diduga telah membawa lineamen zona lemah yang digunakan kembali oleh deformasi berikutnya pada pembentukan Sub Cekungan Barumun.
Subduksi oblique di bagian barat Sumatera mengakibatkan munculnya dextral shear couple dan memicu pergerakan sesar besar Sumatera menjadi strike slip dekstral sepanjang Pulau Sumatera. Sesar ini mulai aktif dengan konfigurasi seperti saat ini sejak Miosen Awal (Hall, 2002). Sesar Sumatera digambarkan sebagai satu segmen menerus dalam Gambar II.3, namun pada kenyataannnya Sesar Sumatera ini terdiri dari banyak segmen-segmen berarah baratlaut-tenggara yang saling terkait dan potong memotong satu dengan yang lain seperti tampak dalam Gambar II.4.
13
U
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). II.2.2 Kerangka Struktur Regional Deformasi Paleogen membentuk struktur-struktur regional cekungan Sumatera Tengah didominasi oleh struktur utama berarah utara-selatan dan baratlauttenggara (Heidrick dkk., 1996). Graben-graben berarah utara-selatan dan baratlaut-tenggara yang terbentuk pada Eosen-Oligosen menjadi pusat-pusat pengendapan Kelompok Pematang sebagian besar pada kondisi lingkungan darat.
Deformasi periode berikutnya pada umur Miosen membentuk struktur inversi pada struktur yang berarah utara-selatan dan baratlaut–tenggara sambil mereaktifasi struktur yang lebih tua. Struktur-struktur berarah utara-selatan pada periode deformasi ini cenderung membentuk strike slip.
14
Deformasi terakhir pada kala Pliosen membentuk struktur inversi kuat pada struktur berarah baratlaut-tenggara, bahkan di beberapa tempat membentuk inversi dan sesar naik. Deformasi Pliosen ini yang sangat berperan dalam pembentukan sebagian besar jebakan hidrokarbon di Cekungan Sumatera Tengah.
Pola graben yang berarah utara-selatan dan baratlaut-tenggara tersusun dalam pola romboik dan diinterpretasi sebagai cekungan hasil tarikan dalam zona tektonik wrench yang dipicu oleh subduksi miring di bagian barat Sumatera sejak Eosen.
Sub cekungan atau palung-palung sedimenter berupa half graben di cekungan Sumatera Tengah umumnya berarah utara-selatan seperti Graben Aman Utara, Aman Selatan, Balam, Kiri dan Barumun (Gambar II.5). Hanya sebagian kecil graben berarah baratlaut–tenggara seperti Rangau, Tesso dan Nilo Graben. Graben yang memanjang utara-selatan dan diperkirakan dibatasi oleh dua sesar geser berarah utara-selatan yaitu Bengkalis Graben (Gambar II.5).
Sub Cekungan Barumun dibatasi oleh Tinggian Asahan di bagian utara, Tinggian Bukit Barisan di bagian barat, Tinggian Kubu di bagian selatan dan Tinggian Malaka sebagai tinggian regional di bagian timur. Sub Cekungan Barumun dihubungkan dengan Graben Balam dan Aman Utara di Cekungan Sumatera Tengah bagian selatan oleh sebuah zona shear yang disebut Sitangko Shear Zone.
Secara umum struktur Sub Cekungan Barumun terdiri dari struktur sesar berarah utara-selatan, sesar timurlaut–baratdaya, dan sesar berarah baratlaut-tenggara. Sebagian besar sesar merupakan sesar normal dengan dip-slip ke arah timur dan selatan. Antiklin-antiklin yang muncul dapat dilihat berkaitan erat dengan sesarsesar naik berarah baratlaut-tenggara.
15
Gambar II.5 Kerangka struktur regional Cekungan Sumatera Tengah Sesar-sesar Paleogen berarah utara-selatan umumnya menjadi sesar-sesar normal pembentuk cekungan (border fault). Pada deformasi Neogen sebagian sesarsesar ini terinversi menjadi sesar naik dan strike slip. Sebagian sesar-sesar berarah baratlaut-tenggara yang pada masa Paleogen mungkin berupa sesar normal atau strike slip, pada deformasi Neogen tereaktifasi menjadi strike slip dan sesar naik. Sesar-sesar Paleogen berarah timurlaut-baratdaya hampir selalu bersifat sesar normal dan bahkan kemungkinan tetap bersifat pasif pada deformasi Neogen.
II.3 Penelitian Terdahulu Penelitian terbaru yang pernah dilakukan di daerah Sub Cekungan Barumun yang sama dilakukan oleh Rahardjo pada tahun 2003. Pada penelitian tersebut, sedimen syn-rift dikelompokkan menjadi delapan sekuen yang berbeda dari awal
16
pembentukan cekungan hingga akhir pembentukan cekungan yang disetarakan dengan Kelompok Pematang, Cekungan Sumatera Tengah. Dalam penelitian tersebut dibahas juga hasil pergerakan struktur dan pengaruhnya terhadap ketebalan stratigrafi dan jenis lingkungan pengendapan yang berkorelasi dengannya.
Penafsiran lingkungan pengendapan dari stratigrafi seismik jika dilakukan pada penampang seismik yang didatarkan pada datum stratigrafi tertentu (flattened), memiliki potensi kesalahan karena posisi downlap dapat ditafsirkan sebagai onlap. Sebagai contoh penafsiran terdapat pada Gambar II.6, gambar tersebut menampilkan alternatif lain dari penafsiran lingkungan pengendapan.
Sistem sesar tangga pada sistem danau West
East
Inline 500
Alluvial Fan
Delta blok footwall
Fan Delta
Flexural Progradation
Turbidit/endapan danau dalam
Datum erosi terendah
Penafsiran lingkungan aluvial fan dan fan delta bisa berubah menjadi footwall block fan delta dan deep lacustrine turbidite jika struktur dan arsitektur cekungan sudah ditafsirkan dengan benar Gambar II.6 Perbedaan interpretasi pada penelitian terdahulu dan penelitian ini (modifikasi dari Rahardjo, 2003). Penelitian terdahulu membagi tektonostratigrafi Kelompok Pematang di Sub Cekungan Barumun dikelompokkan menjadi 3 kelompok besar terdiri dari rift initiation, syn-rift, dan immediate post rift. Sementara sekuen-sekuen stratigrafi
17
seismik yang dikenali sebanyak 8 interval yaitu Pematang-1 sampai dengan Pematang-8 (Gambar II.7).
Penafsiran tektonostratigrafi Sub Cekungan Barumun dalam penelitian terdahulu oleh Rahardjo (2003) memasukkan sekuen Pematang 1 sampai Pematang 8 seluruhnya ke dalam satu sistem rift yang menerus (Gambar II.7). Tinjauan menyeluruh secara spasial atas data seismik dan sumur pemboran terbaru memunculkan perbedaan penafsiran tektonostratigrafi pada Sub Cekungan Barumun. Dalam penelitian ini diduga Pematang 1-2-3 merupakan sedimen pra rifting yang menjadi alas dan dipotong oleh rifting Eosen-Oligosen yang terekam oleh sekuen Pematang 4 sampai Pematang 8.
Gambar II.7 Tektonostratigrafi Sub Cekungan Barumun pada penelitian sebelumnya (Rahardjo, 2003).
18
