BAB III TATANAN GEOLOGI Daerah penelitian terletak di daerah Ria-ria, Kabupaten Tapanuli Utara, Sumatera Utara, tepatnya pada posisi koordinat 98o 54’ 00’’ - 99o 01’ 30” BT dan 1o 56’ 30” – 2o 06’ 00” LU.
Gambar 3.1 Lokasi daerah penelitian
3.1 Geologi Regional Pulau Sumatera terletak di sepanjang tepi baratdaya Lempeng Benua Eurasia yang bertumbukan dengan Lempeng Indo-Australia sehingga mengalami penunjaman di sepanjang Palung Sunda, di lepas pantai Barat Sumatera. Penunjaman yang terjadi pada masa Tersier sampai Resen di bawah Pulau Sumatera mengakibatkan terbentuknya jalur busur magma yaitu Pegunungan Bukit Barisan. Penunjaman yang terbentuk secara berkala telah dilepaskan melalui sesar transform yang sejajar dengan tepian Lempeng dan
15
terpusat di sepanjang Sistem Sesar Sumatera yang membentang sepanjang Pulau Sumatera. Secara regional di daerah Sumatera Utara tersingkap berbagai macam batuan mulai dari batuan sedimen, beku, metasedimen hingga malihan yang berumur Karbon hingga umur Pleistosen. Batuan intrusif tua yang berumur Kapur hingga Tersier, baik jenis granodiorit maupun granit porfiri yang terdapat di daerah Padang Sidempuan sampai daerah selatan Solok, Sumatera Barat dan juga di bagian timur hingga barat daerah Sibolga. Batuan intrusif tua dan malihan berumur pra-Tersier menjadi basement dari cekungan-cekungan sedimen di sepanjang jalur belakang busur vulkanik. Batuan vulkanik banyak tersingkap di bagian tengah yang merupakan jalur vulkanik aktif sejak Oligosen Atas hingga Resen yang dicirikan oleh banyaknya kerucutkerucut gunung api aktif seperti Sibayak, Sinabung, Sarula, Sorik Marapi dan sebagainya, komposisi batuan vulkanik di sepanjang jalur ini bervariasi dari mulai basaltik hingga riolitik. Piroklastik Toba merupakan produk yang paling besar volume dan luas areal penyebarannya dari sekian banyak produk vulkanik di daerah Sumatera Utara. Satuan batuan yang terdiri dari tufa dan ignimbrit yang berkomposisi dasitik hingga riolitik ini diduga merupakan hasil dari mekanisme letusan gunungapi tua Toba. Gunungapi ini bersifat eksplosif yang terjadi pada kala Pleistosen Awal, akibat letusan ini terbentuk kaldera yang menjadi danau Toba sekarang.
16
3.1.1 Fisiografi Pulau Sumatera memiliki luas daerah berkisar 435.000 km2, dengan panjang 1650 km, lebar 100-200 km di daerah utara dan 350 km di daerah selatan. Menurut van Bemmelen (1949), zona fisiografi Sumatera bagian Utara dibagi atas 5 bagian, yaitu :
Gambar 3.2 Zona Fisiografi Sumatera Utara (van Bemmelen, 1949)
•
Blok ppegunungan struktur (1)
•
Jalur depresi / graben (2)
•
Embayment Meulaboh dan Singkil (3)
•
Kaki perbukitan dan dataran rendah (4)
•
Kompleks gunung api muda (5)
17
Zona fisiografi blok pegunungan struktur dan jalur depresi (graben) mencakup hampir seluruh Pulau Sumatera, didominasi oleh batuan berumur Pra Tersier – Tersier Awal. jalur depresi (Graben) mencakup daerah tengah Sumatera memanjang utaraselatan, didominasi oleh batuan berumur Pra Tersier – Tersier Awal. Zona Embayment Meulaboh dan Singkil mencakup daerah pantai barat, didominasi oleh batuan berumur Tersier Awal – Kuarter. zona kaki perbukitan dan dataran rendah mencakup pantai utara dan timur, didominasi oleh batuan berumur Tersier Awal – Kuarter. Daerah penelitian berada di zona jalur depresi (graben).
3.1.2 Kerangka Tektonik Pulau Sumatera terletak di bagian barat Indonesia, yang merupakan hasil bentukan dari tumbukan 2 lempeng, yaitu Lempeng Samudera Hindia-Australia yang begerak ke Utara dan Lempeng Benua Eurasia yang bergerak ke arah Tenggara.
LEMPENG EURASIA LEMPENG PASIFIK
LEMPENG HINDIA-AUSTR.
Gambar 2.3 Kerangka Tektonik (Asikin, 2004)
Gambar 3.3 Kerangka Tektonik (Asikin, 2004)
Tumbukan antara kedua lempeng tersebut menyebabkan terbentuknya jalur gunung api dan sesar geser menganan Sumatera. Dalam perkembangannya struktur di
18
Pulau Sumatera dipengaruhi oleh empat perioda tektonik, yaitu tektonik Mesozoikum Tengah, Kapur Akhir-Tersier Awal, Miosen Tengah dan Plio-Plistosen. Secara garis besar periode tektonik pada Mesozoikum Tengah mengakibatkan deformasi yang menyingkapkan batuan Paleozoikum dan Mesozoikum sepanjang Bukit Barisan disertai intrusi batholit. Periode tektonik Kapur Akhir-Tersier Awal menghasilkan sesar geser yang berarah utara-selatan dan zona depresi. Periode tektonik Miosen Tengah mengakibatkan terangkatnya Bukit Barisan serta penyesaran. Periode tektonik Plio-Plistosen mengakibatkan berkembangnya sistem sesar geser menganan (Tjia, 1977 Op. Cit. Graha, 1997 ).
Gambar 3.4 Sketsa Evolusi Tektonik (Cameroon, 1980) Sumatera dapat kita klasifikasikan menjadi 5 unit tektono-struktural, yaitu: •
Punggungan Luar-busur Sunda (Sunda Outer-arc Ridge), terletak sepanjang tepi Cekungan Depan-busur Sunda (Sunda Fore-arc Basin), dan terpisahkan dari palung.
•
Cekungan Depan-busur Sunda (Sunda Fore-arc Basin), terletak di antara Punggungan Luar-busur non Volkanik dengan Belakang-busur Volkanik. Secara umum, ada 2 Cekungan Depan-busur Sunda, yaitu: cekungan Sibolga di Barat laut Sumatera, dan cekungan Bengkulu di Barat daya Sumatera.
19
•
Cekungan Belakang-busur Sumatera (Sumatera Back-arc Basin), merupakan sistem yang dibentuk sebagai zona depresi dari kaki zona barisan, terdiri atas cekungan Sumatera Utara, cekungan Sumatera Tengah, dan cekungan Sumatera Selatan.
•
Pegunungan Barisan (Barisan Mountain Range), merupakan busur volkanik serta menempati bagian aksial dari pulau Sumatera dan pada umumnya berkomposisi batuan berumur Perm-Karbon hingga Mesozoikum.
•
Sumatera Intra-arc atau Intermontane Basin, dipisahkan oleh pengangkatan subsekuen dan erosi dari bekas pengendapan sebelumnya, dengan litologi yang sama di cekungan depan busur dan belakang busur.
Gambar 3.5 Skema Kerangka Tektonik (Pulunggono, 1993 Op. Cit. Darman & Sidi, 2000)
20
3.1.3 Stratigrafi Regional Secara regional di daerah Sumatera Utara telah tersingkap berbagai macam batuan mulai dari batuan sedimen, beku, metasedimen dan metamorf yang berumur Karbon hingga Pleistosen. Batuan intrusif tua berumur Kapur hingga Tersier, dan berupa granodiorit serta granit porfir yang terdapat di daerah Padang Sidempuan hingga selatan Solok, Sumatera Barat dan juga terdapat di bagian timur hingga barat Sibolga. Batuan intrusif tua dan malihan berumur Pra Tersier menjadi basement dari cekungan-cekungan sedimen di sepanjang jalur belakang busur vulkanik. Batuan vulkanik banyak tersingkap di bagian tengah Sumatera Utara yang merupakan jalur vulkanik aktif sejak Oligosen Atas hingga Resen. Daerah ini dicirikan oleh banyaknya kerucut-kerucut gunung api aktif seperti Sibayak, Sinabung, Sarula, Sorik Marapi dan sebagainya. Komposisi batuan vulkanik di sepanjang jalur ini bervariasi dari basaltik hingga riolitik. Satuan batuan tertua di daerah penelitian yaitu formasi kluet yang berupa batuan metasedimen, seperti batupasir metakuarsa, batu sabak dan filit (Karbon Akhir – Perm Awal) yang diduga sebagai reservoar di sistem geotermal pada daerah Ria-ria. Komplek Granit Sibolga (intrusi) yang terdiri dari batuan granodiorit, granit dan diorit diduga menjadi heat source (Perm). Hasil erupsi dari Gunungapi Toru berupa aglomerat andesitik melingkupi daerah barat laut, timur dan utara daerah penelitian (Miosen Tengah). Sedangkan piroklastik Toba merupakan produk yang paling besar volume dan luas areal penyebarannya dari sekian banyak produk vulkanik di daerah Sumatera Utara dan diduga sebagai batuan penutup (cap rock). Satuan batuan yang terdiri dari tufa dan riodasit ini diduga merupakan hasil dari letusan Gunungapi Tua Toba (Pleistosen – Pliosen). Selain itu hasil erupsi Gunungapi Martimbang yang terdiri dari batuan gunungapi dasitan hingga andesitan berasosiasi dengan lava melingkupi daerah selatan penelitian (Pleistosen – Pliosen). Dan di zona tengah daerah penelitian terendapkan endapan aluvial yang terdiri dari batuan sedimen dan metasedimen yang berumur Holosen.
21
3.1.4 Struktur Geologi Regional Secara regional struktur geologi daerah penyelidikan terletak pada zona Sumatera Fault System (SFS) yang berarah barat laut – tenggara dan membentang mulai dari Pulau Weh hingga Teluk Semangko, Lampung. Panjang zona sesar ini kurang lebih 1650 km (van Bemmelen). Pada awalnya para peneliti beranggapan bahwa sistem sesar ini berupa sesar normal yang khas, tetapi kemudian berpendapat bahwa sistem sesar ini berupa kumpulan sesar yang berarah sejajar dengan umur yang berbeda, beberapa sesar tersebut berumur Kapur Tengah, sedangkan yang lainnya mulai aktif pada Paleogen (Tjia, 1977 Op. Cit. Graha, 1997 ). Pada Sesar Sumatera paling sedikit terdapat 18 segmen yang menyusun sistem sesar ini, yang umumnya tersusun atas pola sesar en-echelon menganan (dextral). Pergerakan sesar ini hingga kini masih aktif, sebagai akibat dari dorongan Lempeng Samudera Hindia terhadap Lempeng Eurasia yang membentuk zona penunjaman di sepanjang pantai barat Sumatera. Sebagai akibat pergerakan sistem zona struktur ini, di beberapa tempat terjadi depresi (graben) terutama pada perpotongan en-echelon akibat dari komponen gaya-gaya yang bersifat tarikan (extension) pada sistem sesar ini. Tarutung sebagai contoh terletak dalam zona depresi (graben) ini.
3.2 Geologi Daerah Penelitian Daerah studi terletak pada pegunungan barisan yang merupakan busur volkanik akibat dari penunjaman lempeng hindia yang menunjam ke bawah lempeng Eurasia (Gambar 2.5). Kegiatan tektonik ini mempengaruhi geologi daerah penelitian yang ditunjukkan oleh litologi daerah penelitian yang didominasi oleh endapan vulkanik.
22
3.2.1 Stratigrafi Daerah Penelitian Menurut Pusat Sumberdaya Geologi (2005), daerah penelitian terdiri atas 8 satuan batuan, yaitu, Satuan Aliran Lava Jorbing (Tmlj), Satuan Aliran Lava Siborboran (Tmlsb), Satuan Kubah Lava Martimbang (Qvma), Satuan Aliran Lava Palangka Gading (Qvpg), Satuan Piroklastik Toba 1 (Qvt 1), Satuan Piroklastik Toba 2 (Qvt 2), Sinter Karbonat, dan Satuan Aluvial (Qal). Batuan-batuan vulkanik di daerah penyelidikan tersebut diperkirakan berasal dari 5 buah pusat titik erupsi yang berbeda, yaitu Dolok Martimbang, Dolok Palangka Gading, Gunung Api Tua Toba, Dolok Siborboron dan Dolok Jorbing. Batuan sedimen di daerah penyelidikan adalah berupa endapan karbonat sinter dan Satuan Aluvial (Qal).
Satuan Aliran Lava Jorbing (Tmlj) Satuan batuan vulkanik Jorbing berada di bagian tenggara daerah penyelidikan pada Dolok Jorbing. Batuan yang tersingkap sebagian telah mengalami pelapukan yang cukup kuat dengan jenis batuannya berupa aliran lava berkomposisi andesitik. Vulkanik andesitik, berwarna abu-abu terang-gelap hingga kemerahan dan keputih-putihan,, sebagian telah mengalami pelapukan dan terubah, porfiritik, kompak. Susunan mineral secara megaskopis terdiri dari plagioklas, piroksen, sedikit mineral olivin dan opak yang pada beberapa tempat mengandung urat-urat kuarsa. batuan ini termasuk andesit piroksen, dengan batuan diatasnya berupa kontak tidak selaras dengan tufa hasil aktifitas Gunungapi Toba Tua (Qvt). Satuan batuan ini diduga berumur Tersier (Miosen).
Satuan Aliran Lava Siborboron (Tmlsb) Satuan batuan vulkanik Siborboron penyebarannya berada di barat daerah penyelidikan pada Dolok Siborboron. Batuan yang tersingkap umumnya relatif segar berupa aliran lava berkomposisi andesitik. Vulkanik andesitik berwarna abu-abu gelapkehitaman, vesikuler, afanitik-porfiritik, kompak. Susunan mineral secara megaskopis terdiri dari plagioklas, piroksen, sedikit olivin dan mengandung gelas vulkanik serta
23
mineral opak. Dari hasil pengamatan sayatan tipis batuan ini termasuk andesit piroksen. Batuan ini posisinya tidak selaras berada dibawah satuan batuan vulkanik Tufa Toba. Umur satuan ini diperkirakan Miosen.
Satuan Piroklastik Toba 1 (Qvt) Satuan batuan ini tersingkap di selatan daerah penelitian tepatnya di sebelah barat Gunung Martimbang. Berwarna abu-abu gelap, komponen terdiri dari fragmen litik berukuran mencapai 2 mm, terdapat fragmen kristal berupa plagioklas, tidak dijumpai kristal kuarsa sebagai fragmen, di beberapa tempat terlihat bekas aktivitas hidrotermal yang ditandai oleh alterasi dan endapan oksida besi, dari hasil pengamatan sayatan tipis batuan ini didominasi oleh gelas dan termasuk dalam tufa gelas. Satuan ini diperkirakan berumur Kuarter.
Satuan Piroklastik Toba 2 (Qvt 2) Satuan batuan vulkanik G. Toba Tua merupakan endapan tufa yang bersifat riodasitan, berwarna abu-abu hingga terang, relatif segar dan bertekstur aliran. Fragmen tufa terdiri dari batu apung, gelas vulkanik dan litik andesitik, terdapat gradasi yaitu di bagian bawah lebih kompak dan di beberapa tempat terdapat kekar-kekar kolom seperti yang terdapat pada tubuh batuan beku, makin ke atas tufa ini makin bersifat lepas. Dari hasil pengamatan sayatan tipis batuan ini termasuk tufa gelas riodasitan. Satuan ini tersingkap di barat, baratlaut serta di bagian tengah daerah penyelidikan diperkirakan Kuarter.
Satuan Aliran Lava Pangkal Gading (Qvpg) Satuan batuan vulkanik Palangka Gading mempunyai pusat erupsi diduga berasal dari Dolok Palangka Gading. Batuan yang tersingkap di sebelah barat daerah penyelidikan berupa aliran lava berkomposisi andesitik dan terletak pada Dolok Siborboron. Satuan batuan tersebut berupa aliran lava, berwarna abu-abu gelap, porfiritik, plagioklas piroksen dan mengandung gelas vulkanik serta mineral opak.
24
Hasil pengamatan sayatan tipis batuan ini termasuk andesit piroksen. Kedudukan satuan vulkanik Palangka Gading (Qvpg) berada selaras diatas satuan vulkanik Toba (Qvt). Umur satuan ini diperkirakan Kuarter.
Satuan Kubah Lava Martimbang (Qvma) Satuan batuan vulkanik Martimbang penyebarannya berada di selatan daerah penyelidikan pada satuan morfologi Kerucut Gunungapi Martimbang. Batuan yang tersingkap umumnya relatif segar berupa aliran lava berkomposisi andesitik. Vulkanik andesitik berwarna abu-abu gelap-kehitaman, vesikuler-padu, afanitik-porfiritik, kompak. Susunan mineral secara megaskopis terdiri dari plagioklas, piroksen dan mengandung gelas vulkanik serta mineral opak. Hasil pengamatan sayatan tipis batuan ini termasuk andesit piroksen. Batuan ini posisinya tidak selaras berada di atas satuan batuan vulkanik Tufa Toba. Berdasarkan kenampakan dan penyebaran produknya, gunungapi ini mempunyai mekanisme letusan bersifat efusif dengan ditandai oleh pembentukan kubah lava pada masa Kuarter.
Endapan permukaan a. Endapan sinter karbonat Satuan batuan ini merupakan hasil endapan dari fluida geotermal yang membawa larutan karbonat (CaCO3), warna berkisar dari putih sampai coklat muda, kristalin sampai sangat halus, kekerasan berkisar dari lunak sampai kompak, di beberapa tempat memperlihatkan struktur perlapisan, terdapat struktur gua (caving) dengan bentukan stalaktit dan stalakmit, terdapat endapan belerang di beberapa tempat. Penyebaran satuan batuan ini sepanjang dasar dasar graben Tarutung. Umur satuan batuan ini diperkirakan Kuarter sampai Resen. b. Endapan Aluvial Satuan ini merupakan hasil rombakan batuan yang sebelumnya diendapkan berupa endapan pasir kasar sampai bongkah di tepi sungai dan dasar sungai, bersifat lepas, fraksi halus sampai kasar berasal dari hasil batuan yang
25
sebelumnya diendapkan berupa endapan pasir kasar sampai bongkah ditepi sungai dan dasar sungai, bersifat lepas, fraksi halus sampai kasar berasal dari hasil erosi endapan tufa, terdapat fragmen batu apung, kuarsa dan litik. Satuan ini tersebar di bagian tengah daerah penyelidikan yaitu di sepanjang dataran. Umur satuan ini diperkirakan Kuarter sampai Resen.
3.2.2 Struktur Geologi Daerah Penelitian Pada daerah penelitian struktur yang perkembang pada umunya merupakan struktur penyerta dari SFS (Sumatera Fault System). Struktur yang ada biasanya dapat ditelusuri dari kemunculan manifestasi permukaan, dimana struktur yang ada dimaksudkan sebagai media transportasi fluida panas menuju permukaan. Dari penelitian Pusat Sumberdaya Geologi (2005) dengan analisis kelurusan dan pengamatan lapangan, maka di daerah ini terdapat 12 sesar turun, yaitu :
Sesar Sipoholon Sesar ini terletak di bagian Utara daerah penelitian. Sesar ini berarah barat laut – tenggara (N1350E - N1400E) . Di perpanjangan sesar ditemukan adanya manifestasi mata air panas Ria-ria (APSRI) dan air panas Hutabarat (APHBT). Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok barat daya relatif turun terhadap blok timur laut.
Sesar Sibatu-batu Sesar ini terletak di bagian Selatan daerah penelitian. Sesar ini berarah barat laut – tenggara (N1350E- N1400E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya manifestasi mata air panas Sitompul (APSTPL) dan diperkirakan sesar ini merupakan perpanjangan dari sesar Sipoholon. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok barat daya relatif turun terhadap blok timur laut.
Sesar Sigeaon Sesar ini terletak di bagian barat laut dan berarah barat laut – tenggara (N 3100E N3200E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya manifestasi berupa bualan gas
26
H2S, tepatnya di daerah Pintubosi. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok timur laut relatif turun terhadap blok barat daya.
Sesar Toru Sesar ini terletak di bagian Selatan daerah penelitian dan berarah barat laut – tenggara (N3100E – N3200E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya manifestasi berupa bualan gas CO2. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok barat daya relatif turun terhadap blok timur laut.
Sesar Pintubosi Sesar ini terletak di bagian Barat laut daerah penelitian dan berarah timur laut – barat daya (N450E – N500E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya manifestasi permukaan berupa mata air panas Tapian Nauli (APTPN) dan bualan gas H2S di daerah Pintubosi. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok tenggara relatif turun terhadap blok barat laut.
Sesar Tarutung Sesar ini terletak di bagian Selatan daerah penelitian dan berarah utara – selatan (N50E – N100E). Di sepanjang sesar ini ditemukan adanya manifestasi permukaan berupa mata air panas Ugan (APUGN). Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok timur relatif turun tehadap blok barat.
Sesar Parbubu Sesar ini terletak di bagian Barat daerah penelitian dan berarah barat – timur (N 800E – N850E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya manifestasi permukaan berupa mata air panas Sibadak dan Parbubu. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok selatan relatif turun terhadap blok utara.
Sesar Siborboran Sesar ini terletak di bagian Barat daerah penelitian dan berarah barat laut – tenggara (N1400E – N1450E). Tidak ditemukan adanya manifestasi permukaan pada sesar ini. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok timur laut relatif turun terhadap blok barat daya.
27
Sesar Hutabarat Sesar ini terletak di bagian Timur daerah penelitian dan berarah timur laut – barat daya (N450E – N550E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya manifestasi permukaan berupa mata air panas Hutabarat (APHBT) dan bualan gas H2S. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok tenggara relatif turun terhadap blok barat laut.
Sesar Martimbang Sesar ini terletak di bagian Selatan daerah penelitian dan berarah utara – selatan (N3500E – N3550E). Di perpanjangan sesar ditemukan manifestasi permukaan berupa mata air panas Parbubu. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok timur relatif turun terhadap blok barat.
Sesar Sibadak Sesar ini terletak di bagian Utara daerah penelitian dan berarah utara – selatan (N3450E – N3500E). Tidak ditemukan adanya manifestasi permukaan pada perpanjangan sesar ini. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok barat relatif turun terhadap blok timur.
Sesar Jorbing Sesar ini terletak di bagian Tenggara daerah penelitian dan berarah barat laut – tenggara (N1350E – N1400E). Di perpanjangan sesar tidak ditemukan adanya manifestasi permukaan. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok barat daya relatif turun terhadap blok timur laut.
28
Gambar 3.6 Peta geologi detail Sipoholon (Modifikasi dari Pusat Sumber daya Geologi, 2005)
29
