ANALISA CEKUNGAN SEDIMEN

Para ahli sedimentologi mempelajari batuan sedimen untuk mengetahui sejarah geologi dan potensi ekonomi dari batuan tersebut. Untuk itu, diperlukan studi yang bersifat terpadu dari berbagai cabang ilmu geologi, termasuk di dalamnya sedimentologi, stratigrafi, dan tektonik. Dengan demikian dapat diketahui secara menyeluruh batuan sedimen yang mengisi suatu cekungan sehingga dapat dipergunakan sebagai bahan untuk menginterpretasi sejarah geologi dan membuat evalusasi potensi ekonominya (Boggs, 1995; 2001). Studi terpadu seperti ini dikenal dengan sebutan analisa cekungan sedimen (basin analysis).

Pada perkembangan teori geosinklin, sebagian para ahli geologi berpikir bahwa batuan sedimen yang umumnya diendapkan di laut dangkal pada suatu geosinklin, dan terus mengalami subsiden. Sejalan dengan berkembangnya teori tektonik lempeng pada awal 1960an, pendapat itu mulai tersisih. Saat ini para ahli geologi menemukan berbagai jenis cekungan dengan berbagai mekanisme pembentukannya. Secara umum, titik berat perhatian pada analisa cekungan sedimen adalah pada tektonik global pembentukan cekungan dan berbagai  proses yang mengontrolnya (termasuk perubahan muka laut, pasokan sedimen, dan penurunan cekungan).

Cekungan sedimen adalah suatu daerah rendahan, yang terbentuk oleh proses

tektonik, dimana sedimen terendapkan. Dengan demikian cekungan sedimen

merupakan depresi sehingga sedimen terjebak di dalamnya. Depresi ini

terbentuk oleh suatu proses nendatan (subsidence) dari permukaan bagian atas

suatu kerak. Berbagai penyebab yang menghasilkan nendatan, di antaranya

adalah: penipisan kerak, penebalan mantel litosper, pembebanan batuan

sedimen dan gunungapi, pembebanan tektonik, pembebanan subkerak, aliran

atenosper dan penambahan berat kerak. Dickinson (1993) dan Ingersol dan

Busby (1995) yang disarikan oleh Boggs (2001) memberikan kemungkinan

mekanisme nendatan kerak sebagai tertera dalam Tabel.

KLASIFIKASI CEKUNGAN SEDIMEN

Pembentukan cekungan sedimen erat hubungannya dengan gerakan kerak dan

proses tektonik yang dialami lempeng. Ingersol dan Busby (1995) menunjukkan

bahwa cekungan sedimen dapat terbentuk dalam 4 (empat) tataan tektonik:

divergen, intraplate, konvergen dan transform). Menurut Dickinson, 1974 dan

Miall, 1999; klasifikasi cekungan sedimen dapat berdasarkan pada:

1. tipe dari kerak dimana cekungan berada,

2. posisi cekungan terhadap tepi lempeng,

3. untuk cekungan yang berada dekat dengan tepi lempeng, tipe interaksi

lempeng yang terjadi selama sedimentasi,

4. Waktu pembentukan dan basin fill terhadap tektonik yang berlangsung,

5. Bentuk cekungan.

Selley (1988) memberikan klasifikasi cekungan sedimen secara sederhana

seperti dalam Tabel. , sedang Boggs (2001) membagi cekungan sedimen lebih

rinci dan lebih komplit.

Mekanisme penendatan disariakan dari Dickinson (1993 dan Ingersol dan Busby

(1995)

Penipisan

kerak (crustal thinning):

Perenggangan, erosi selama pengangkatan, dan penarikan

akibat magmatisme

Penebalan mantel

litosper (mantle-

lithospheric thickening):

Pendinginan litosper yang diikuti penghentian

perenggangan atau pemanasan akibat peleburan adiabatik

atau naiknya lelehan astenosper

Pembebanan batuan

sedimen dan

gunungapi(sedimentary

and volcanic loading):

Kompensasi isostatik lokal dari kerak dan perenggangan

litosper regional, tergantung kegetasan litosper,  selama

sedimentasi dan kegiatan gunungapi

Pembenan Kompensasi isostatik lokal dari kerak dan perenggangan

tektonik(tectonic

loading):

litosper regional, tergantung kegetasan dibawah litosper, 

selama pensesaran naik (overthrusting) dan/atau tarikan

(underpulling)

Pembenan subkerak

(subcrustal loading):

kelenturan litosper selama underthrusting dari litosper

padat

Aliran

astenospe

r(asthenospheric flow):

pengaruh dinamik aliran astenosper, umumnya karena

penunjaman litosper

Penambahan berat

kerak(crustal

densification):

Peningkatan berat jenis kerak akibat perubahan tekanan/

temperatur dan/atau pengalihan tempat kerak berberat-

jenis tinggi ke kerak berberat-jenis rendah

 Klasifikasi cekungan sedimen (Selley, 1988)

PROSES PENYEBAB

TERBENTUKNYA

TIPE CEKUNGAN TATAAN TEKTONIK LEMPENG

Crustal sag Cekungan intrakraton Intra-plate collapse

Puntir (tension) Epicratonic downward

Rift

Tepian lempeng pasif (passive plate margin)

Sea-floor spreading

Tekanan (compression) Palung (trench)

Busur depan (fore-arc)

Subduksi (tepian lempeng aktif)

Busur belakang (back-arc)

Wrenching Strike-slip Gerakan mendatar lempeng

Klasifikasi cekungan menurut Boggs (2001)

TATAAN

TECTONIK

TIPE CEKUNGAN

Divergen           Rift : terrestrial rift valleys; proto-oceanic rift valleys

Antar-

lempeng

Cekungan beralaskan kerak benua/peralihan: cekungan

intrakraton,       paparan benua, sembulan benua (continental rises)

dan undak, pematang benua.

Cekungan beralaskan kerak samodra: cekungan samodra aktif,

kepulauan samodra, dataran tinggi dan bukit aseismik (aseismic rigde

and plateau)

Konvergen Cekungan akibat subduksi: palung, cekungan lereng palung,

cekungan busur depan, cekungan intra-busur, cekungan busur

belakang.

Cekungan akibat tabrakan: cekungan retroac forels, peripheral

foreland basin, cekungan punggung babi (piggyback basin), broken

forland

Tranform Cekungan akibat sesar mendatar: cekungan transextensional,

transpressional, transrotaional

Hybrid Cekungan akibat berbagai sebab: cekungan-

cekungan intracontinental wrench, aulacogen, impactogen, successor

Buku ini tidak membahas secara rinci semua jenis cekungan sedimen, akan

tetapi beberapa cekungan yang dianggap penting di Indonesia akan dibahas

secara singkat di bawah ini (sebagian besar disarikan dari Boggs, 2001).

Cekungan Intrakraton (Intracratonic Basin)

Cekungan intrakraton umumnya cukup besar terletak di tengah suatu benua

yang jauh dari tepian lempeng. Subsiden pada cekungan jenis ini umumnya

disebabkan oleh penebalan mantel-litosfir dan bembebanan oleh batuan sedimen

atau gunungapi (Boggs, 2001). Beberapa cekungan intrakraton ini diisi oleh

endapan klastika laut, karbonat, atau sedimen evaporit yang diendapkan mulai

dari laut epikontinental sampai darat. Cekungan tua jenis ini di antaranya adalah

Cekungan Amadeus dan Carpentaria di Australia, Cekungan Parana di Amerika

Latin, dan Cekungan Paris di Perancis. Sedangkan contoh cekungan modern jenis

ini adalah Cekungan Chad di Afrika.

Renggang (Rift)

Cekungan akibat perenggangan ini umumnya sempit tetapi memanjang, dibatasi

oleh lembah patahan. Ukuran berkisar dari beberapa km sampai sangat lebar

seperti pada Sistem Renggangan Afrika Timur, dimana mempunyai lebar 30-40

km dan panjang hampir 300 km. Cekungan ini dapat terbentuk oleh berbagai

tataan tektonik, namun yang paling umum oleh divergen. Perenggangan

lempeng benua seperti antara Amerika Utara dan Eropa terjadi pada Trias

menghasilkan Punggungan Tengah Atlantik (Mid-Atlantic Ridge). Sistem

renggangan pada Afrika Timur merupakan contoh sistem renggangan modern.

Aulakogen (Aulacogen)

Aulakogen adalah jenis khusus dari renggangan yang menyudut besar terhadap

tepian benua, dimana umumnya dianggap sebagai renggangan tetapi gagal dan

kemudian diaktifkan kembali selama tektonik konvergen. Palung yang sempit

tapi panjang dapat menggapai sampai kraton benua dengan sudut besar dari

lajur sesar. Sedimen yang mengisi cekungan jenis ini dapat berupa sedimen

darat (misalnya kipas aluvium), endapan paparan, dan endapan yang lebih

dalam seperti endapan turbit. Contoh aulakogen di antaranya Renggangan

Reelfoot yang berumur Paleozoik dimana Sungai Misisipi mengalir dan Palung

Benue yang berumur Kapur dimana Sungai Niger membelahnya.

Cekungan tepian benua

Cekungan tepian benua dicirikan oleh kehadiran baji yang sangat besar dari

sedimen yang ke arah laut dibatasi oleh lereng landai dari benua dan sembulan.

Ketidakterusan struktur dijumpai di bawah sistem ini, antara kerak benua normal

dan kerak peralihan. Sedimen terendapkan pada sistem ini: pada paparan berupa

pasir neritik dangkal, lumpur, kabonat dan endapan evaporasi; pada lerengan

terdiri atas lumpur hemipelagik; dan pada sembulan benua berupa endapan

turbit. Cekungan renggangan (rift basin) dapat berhubungan dengan cekungan

tepian benua. Contoh yang baik dari cekungan jenis ini adalah pantai Amerika

dan bagian selatan-timur Kanada (Cekungan Blake Plateau, Palung Lembah

Baltimor, Cekungan George Bank dan Cekungan Nova Scotian) yang terbentuk

pada akhir Trias- awal Jura oleh renggangan dan terpisahnya Pangea. Beberapa

cekungan itu terpisahkan dari laut membentuk lapisan tebal dari endapan klastik

arkosik dan endapan lakustrin; berselingan dengan batuan gunungapi basa.

Cekungan yang lain berhubungan dengan laut, membentuk sedimen yang

berkisar dari endapan evaporit sampai delta, turbit, dan serpih hitam.

Cekungan berhubungan dengan subduksi

Subduksi ditunjukkan dengan aktifnya tepian benus yang mana umumnya

dicirikan oleh adanya palung laut dalam, busur gunungapi aktif, rumpang parit-

busur (arc-trench gap) yang memisahkan ke duanya. Tataan subduksi terjadi

lebih banyak pada tepian benua dibandingkan pada besur samodra.

Sedimen terendapkan pada sistem subduksi ini lebih dikuasai oleh endapan

silisiklastik yang umumnya berupa batuan gunungapi berasal dari busur

gunungapi. Endapan ini dapat berupa pasir dan lumpur yang terendapkan pada

paparan, lumpur dan endapan turbit terendapkan dalam air yang lebih dapam

pada lereng, cekungan, dan parit. Sedimen pada parit dapat berupa endapan

terigen yang terangkut oleh arus turbit dari daratan, bersamaan dengan sedimen

dari lempeng samodra yang tersubduksikan. Ini umumnya membentuk kompleks

akrasi. Batuan campuraduk (melange) dapat terbentuk pada daerah akrasi ini,

yang dicirikan oleh percampuran dari batuan berbagai jenis yang tertanam pada

masa dasar yang mengkilap (sheared matrix).

Contoh yang baik dari sistem subduksi ini adalah subduksi Sumatra, Jepang,

Peru, Chili dan Amerika Tengah. Contoh cekungan busur muka purba di

antaranya adalah cekungan busur muka Great Valley, Kalifornia; Midland Valley,

Inggris dan Coastal range, Taiwan. Contoh cekungan busur belakang di

antaranya terjadi pada Jura Akhir – Awal Kapur terbentuk di belakang Busur

Andean di Chili selatan.

Cekungan berhubungan patahan mendatar/transform

Patahan yang dapat membentuk cekungan ini adalah patahan mendatar yang

menoreh dalam kerak sampai membatasai dua lempeng yang berbeda

(transform fault) dan patahan yang terbatas dalam suatu lempeng dan hanya

menoreh bagian atas kerak (Sylvester, 1988). Cekungan yang berhubungan

dengan patahan mendatar regional terbentuk sepanjang punggung pemekaran,

sepanjang batas patahan antar lempeng, pada tepian benua dan daratan dalam

lempeng benua. Gerakan sepanjang patahan mendatar regional dapat

membentuk berbagai cekungan nendatar (pull-apart basin). Cekungan yang

dibentuk karena patahan mendatar umumnya kecil, garis tengahnya hanya

beberapa puluh kilometer, walaupun ada beberapa yang sampai 50 km. Karena

patahan mendatar terbentuk pada berbagai tataan geologi, cekungan ini dapat

diisi sedimen laut maupun darat. Ketebalan sedimen cenderung sangat tebal,

karena kecepatan sedimentasi yang tinggi yang dihasilkan oleh erosi dari daerah

sekitarnya yang berelevasi tinggi, dan boleh jadi ditandai dengan banyaknya

perubahan fasies secara lokal. Di Indonesia Cekungan jenis ini banyak terdapat

sepanjang Patahan Sumatra.

TEKNIK ANALISA CEKUNGAN

Sedimen yang mengisi suatu cekungan merupakan faktor yang sangat penting

untuk dipelajari dalam analisa cekungan sedimen yang bersangkutan. Sedimen

tersebut dipelajari bagaimana proses terbentuknya, sifat batuan dan aspek

ekonominya. Proses pembentukan sedimen meliputi pelapukan, erosi,

transportasi dan pengendapan, sifat-sifat fisik, kimia dan biologi batuan;

lingkungan pengendapan, dan posisi stratigrafi. Beberapa faktor yang

mempengaruhi proses pengendapan dan sifat sedimen adalah:

1. litologi batuan induk, akan sangat mempengaruhi komposisi sedimen yang

berasal dari batuan tersebut;

2. topografi dan iklim dimana batuan induk berada, mempengaruhi kecepatan

denudasi yang menghasilkan sedimen yang kemudian diendapkan dalam

cekungan;

3. kecepatan penurunan cekungan bersamaan dengan kecepatan

kenaikan/penurunan muka laut; dan

4. ukuran dan bentuk dari cekungan.

Analisa cekungan merupakan hasil interpretasi yang berdasarkan pada proses

sedimentasi, stratigrafi, fasies dan sistem pengendapan, peleoseanografi,

paleogeografi, iklim purba, analisa muka laut, dan petrografi/mineralogi (Klein,

1995; Boggs, 2001). Penelitian sedimentologi dan analisa cekungan sekarang ini

ditikberatkan pada analisa fasies sedimen, siklus subsiden, perubahan muka laut,

pola sirkulasi air laut, iklim purba, dan sejarah kehidupan.

Model pengendapan semakin meningkat digunakan untuk mengetahui lebih baik

tentang pengisian cekungan dan pengaruh berbagai parameter pengisian

cekungan seperti pasokan sedimen, besar butir, kecepatan penurunan cekungan,

dan perubahan muka laut.

Sebagai bahan untuk analisa cekungan, dibutuhkan berbagai data, mulai data

dari singkapan sampai data bawah permukaan. Data tersebut termasuk data

hasil pemboran dalam, studi polarisasi magnetik dan eksplorasi geofisika.

Pembahasan berikut ini secara singkat akan diketengahkan teknik analisa

cekungan yang umum dilakukan.

Penampang Stratigrafi

Data lengkap dan akurat tentang sedimen dari singkapan maupun inti bor, baik

ketebalan maupun litologi setiap himpunan sedimen, merupakan hal yang sangat

penting untuk interpretasi sejarah bumi. Untuk menghimpun data tersebut

diperlukan pengukuran dan pemerian secara teliti dan akurat pada singkapan

dan/atau inti bor. Kegiatan menghimpun data ini jamak disebut pembuatan

penampang stratigrafi terukur, yang meliputi pemerian litologi, sufat-sifat

perlapisan, dan kenampakan lainnya dari batuan. Pemakaian teknik tertentu

dalam melakukan pengukuran penampang stratigrafi sangat tergantung pada

kegunaan hasil pengukuran dan keadaan singkapan diukur di alam. Kottlowski

(1965) menunjukkan beberapa cara dan peralatan untuk melakukan pembuatan

penampang stratigrafi.

Sejumlah penampang stratigrafi dapat dipakai dalam pembuatan penampang

melintang stratigrafi yang sangat bermanfaat dalam korelasi stratigrafi,

interpretasi struktur dan perubahan fasies yang boleh jadi diikuti oleh perubahan

dari lingkungan dan arti ekonomis. Penampang melintang digambarkan segai

ilustrasi yang menggambarkan keadaan lokal dari suatu cekungan, sering pula

disiapkan dalam rangka pembuatan peta fasies, atau bahkan menggambarkan

runtunan stratigrafi seluruh cekungan. Pada umumnya penampang stratigrafi

menggambarkan dua demensi dari litologi dan/atau ciri struktur dari suatu unit

stratigrafi atau unit yang memotong suatu wilayah geografi.

Diagram Pagar

Informasi stratigrafi dapat pula disajikan dalam diagram pagar yang

menggambarkan pandangan tiga dimensi stratigrafi dari suatu daerah atau

wilayah tertentu. Dengan cara ini hubungan antar satuan stratigrafi dapat dilihat

dengan jelas. Sayangnya, bagian pagar depan akan menutup sebagian

belakangnya; sehingga menyulitkan pembuat untuk menyuguhkan gambar yang

baik dan jelas.

Peta Struktur

Untuk menggambarkan bentuk dan orientasi cekungan serta geometri pengisian

cekungan diperlukan peta struktur. Pada dasarnya, kontur pada peta ini adalah

kumpulan titik-titik yang mempunyai elevasi sama dari bagian atas atau bawah

suatu datum tertentu. Struktur lokal seperti antiklin dan sinklin dapat dengan

mudah dikenali pada peta jenis ini. Peta struktur ini sangat berguna dalam

eksplorasi baik hidrokarbon maupun mineral dan batubara. Dasar cekungan

dapat digambarkan dengan peta ini, apabila menggunakan datum bagian bawah

lapisan tertua pengisi cekungan yang bersangkutan. Dengan begitu topografi

purba dapat diinterpretasi dengan mudah.

Peta Isopak

Peta isopak adalah suatu peta yang konturnya menghubungkan titik-titik yang

mempunyai ketebalan sama dari suatu lapisan atau satuan batuan. Ketebalan

suatu satuan batuan tergantung dari kecepatan pasokan sedimen dan ruang

yang tersedia pada cekungan. Ruang pada cekungan merupakan fungsi dari

geometri cekungan dan kecepatan subsiden cekungan. Bagian yang menebal

secara abnormal merupakan pusat pengendapan, sebaliknya yang menipis

abnormal adalah daerah yang sebelum pengendapan merupakan tinggian atau

sudah lebih banyak tererosi setelah pengendapan. Dengan peta jenis ini dapat

digambarkan keadaan cekungan sebelum dan selama pengendapan, sehingga

apabila dilakukan analisa peta isopak untuk setiap satuan pada cekungan

dimana mereka diendapkan, akan mendapatkan informasi perubahan struktur

cekungan dari waktu ke waktu. 

Peta Paleogeologi

Peta paleogeologi adalah peta yang menggambarkan kondisi geologi tertentu di

bawah atau di atas suatu unit tertentu. Sebagai contoh, kita dapat mengupas

semua satuan batuan mulai dari unit stratigrafi tertentu untuk melihat satuan

batuan di bawah unit stratigrafi tertentu tersebut. Kemudian kita gambarkan

peta geologi di atas alas satauan batuan tersebut. Peta semacam ini disebut peta

superkrop (supercrop map). Dengan yang cara sama, satuan batuan di atas

suatu formasi atau tubuh batuan tertentu dapat pula digambarkan. Peta

superkrop umumnya dibuat pada batas ketidakselarasan, tetapi dapat pula

dibuat pada suatu satuan batuan yang mempunyai ciri tertentu. Manfaat peta

jenis ini adalah untuk interpretasi pola aliran purba, pola pengisian cekungan,

pergeseran garis pantai, penimbunan secara gradual dari paleotopografi.

Peta Litofasies

Peta fasies menggambarkan vareasi sifat litologi atau biolofi dari satuan

stratigrafi tertentu (Boggs, 2001). Peta fasies yang umum dipakai adalah peta

litofasies dimana menyajikan beberapa aspek komposisi dan tekstur batuan. Peta

litofasies yang umum dipakai adalah:

a. peta perbandingan klastik (clastic-ratio map) dan

b. peta litofasies tiga komponen.

Peta perbadingan klastik menunjukkan kontur dari perbandingan klastik yang

sebanding. Sedangkan perbandingan klastik adalah perbandingan dari jumlah

kumulatif ketebalan endapan klastik dan jumlah kumulatif endapan non-klastik,

sebagai contoh:

(konglomerat + batupasir + serpih)

------------------------------------------

(batugamping + dolomit + evaporit + batubara)

Peta jenis ini sangat bermafaat untuk melihat hubungan litologi dengan tepi

cekungan dimana sedimen tersebut diendapkan. Tentu saja bagian yang nilai

perbandingan klastiknya relatif tinggi menunjukan bagian tersebut dekat dengan

asal batuan atau sangat mungkin tepi cekungan. Sedangkan bagian yang nilai

perbandingan klastiknya rendah menunjukkan bagian tersebut relatif jauh dari

tepi cekungan. Dengan peta ini juga dapat diketahui arah tranportasi sedimen

secara regional dalam cekungan itu.

Peta litofasies tiga komponen menyajikan rata-rata atau pola kelimpahan relatif

dalam suatu satuan stratigrafi dari tiga komponen litofasies (Boggs, 2001).

Analisa Arus Purba

Analisa arus purba adalah suatu teknik yang digunakan untuk mengetahui arah

aliran dari arus purba pembawa sedimen ke dalam suatu cekungan pengendapan

(Boggs, 2001). Tentu saja, dengan teknik ini akan diketahui juga arah kemiringan

lereng purba baik lokal maupun secara regional dan sekaligus asal dari sedimen

yang terendapkan.

Analisa arus purba dapat dilakukan dengan mempelajari secara mendalam dari

berbagai struktur sedimen, seperti silang siur, alur sungai, dan ripple mark.

Geometri dan kecenderungan dari suatu unit batuan sering dapat membantu

untuk interpretasi lingkungan pengendapan dan arah arus purba. Orientasi dari

kepingan batuan berbutir besar (seperti kerakal dan brangkal), ketebalan

lapisan, vareasi litologi dalam suatu lapisan dapat dipakai untuk interpretasi arah

arus purba dan lokasi asal atau sumber batuan.

Studi Provenan (Asalmuasal) Batuan

Komposisi dari suatu batuan sedimen klastika yang mengisi suatu cekungan

sangat dipengaruhi oleh komosisi batuan sumbernya. Komposisi itu tentu saja

juga dipengaruhi oleh pelapukan dan iklim daerah yang bersangkutan. Studi

provenan meliputi: (a) Komposisi litologi dari asal batuan, (b) tataan tektonik dari

daerah asal batuan, dan (c) iklim, topografi, dan kemiringan daerah asal batuan

(Boggs, 2001).

Vareasi litologi dari batuan asal dipelajari dari berbagai jenis mineral dan

kepingan batuan yang dijumpai pada suatu batuan sedimen klastika.