Analisis Densitas Kelurusan untuk Prediksi Keberadaan Sesar: Studi Kasus Tambang Batubara

Ken Prabowo B.D.S.1*, Dasapta E. Irawan1 and Barkah Santosa2

1 Departemen Teknik Geologi, Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesha No. 10, 40132, Bandung, Indonesia, *e-mail: ken.prabowo@gmail.com

2Departemen Geologi, PT. Kaltim Prima Coal, Sangatta, Kalimantan Timur, Indonesia

Pit Pelikan dan Kanguru merupakan dua area pertambangan batubara yang dimiliki oleh PT. KPC di Sangatta, Kalimantan Timur. Di kedua pit tersebut terdapat ratusan lapisan batubara dan memiliki produksi batubara tertinggi per Desember 2013. Pada beberapa tahun terakhir, aktivitas pertambangan di daerah tersebut mengalami gangguan dari waktu ke waktu oleh “washed-out”. Lapisan batubara yang hilang tersebut menurunkan cadangan atau dapat berakibat bencana geoteknik karena undercut yang dihasilkan. Sehingga model yang dibuat terbukti salah dan perlu dilakukan penelitian akan penyebabnya.

Pada awal tahun 2014, dilakukan analisis buffer berdasarkan kelurusan geomorfologi, peta struktur geologi dan geometri lantai batubara aktual yang menunjukkan bahwa daerah tersebut mengalami deformasi oleh sesar daripada dilewati aliran sungai purba. Peta densitas kelurusan dibuat dengan metode stokastik yang merata – rata dan mengkontur kelurusan dalam daerah penelitian. Metode tersebut dirancang untuk memprediksi keberadaan sesar berdasarkan tegasan regional dan trend kelurusan yang sesuai peta struktur geologi. Studi lebih lanjut dengan simulasi flooding menunjukkan bahwa data bor yang terdapat pada daerah tersebut lebih jarang dibandingkan daerah lainnya akibat rawa besar di tengah lembah yang terbentuk dari zona sesar. Metode ini juga dapat digunakan untuk mengevaluasi pola pengeboran pada tahapan eksplorasi dan menurunkan resiko kesalahan model pada tahap pengembangan.

Kata kunci : densitas kelurusan, diskontinuitas lapisan batubara, sesar, kelurusan, metode stokastik.

PendahuluanPT. KPC merupakan perusahaan

tambang batubara yang terletak di Sangatta, Kalimantan Timur. Pit Kanguru dan Pit Pelikan merupakan area tambang yang terletak di dalam daerah konsesi PT.KPC (Gambar 1a). Departemen Geologi bertanggung jawab melakukan eksplorasi dan membuat model yang digunakan oleh Departemen Perencanaan Tambang. Pemodelan lapisan batubara dari data pengeboran dilakukan menggunakan GEOVIA Minex. Berdasarkan model tersebut dibuat sebuah desain tambang. Sejak dimulainya operasi penambangan di kedua pit tersebut, kondisi aktual di lapangan menunjukkan bahwa terdapat

diskontinuitas yang memutus lapisan batubara sehingga model yang dibuat tidak sesuai kondisi aktualnya. Diskontinuitas yang terjadi di lapangan sering disebut sebagai washed-out untuk bahasa operasional sehingga terjadi ambiguitas bahwa diskontinuitas tersebut diakibatkan oleh saluran fluvial.

Apapun penyebabnya, kesalahan pada model menyebabkan kerugian bagi perusahaan karena menyebabkan masalah pada tingkat perencanaan maupun operasi. Lapisan batubara yang hilang tersebut menurunkan cadangan dan dapat menjadi bencana geoteknik karena kesalahan pada model berpotensi menghasilkan undercut

pada saat dilakukan penggalian. Kemudian pada di sebelah utara daerah penelitian yang masih memiliki kondisi geologi serupa sudah direncanakan operasi penambangan lain pada skala yang lebih besar. Atas dasar itu, perlu dilakukan penelitian akan yang menyebabkan melesetnya model geologi dari kondisi aktual lapangan.

MetodeBerdasarkan latar belakang di atas

maka dilaksanakan pemetaan dan analisis struktur geologi yang terbentuk di daerah penelitian. Kemudian dilakukan analisis buffer terhadap data geometri lantai batubara guna mencari tahu hubungan antara struktur dan diskontinuitas batubara. Selain itu untuk mengevaluasi kesalahan pada model maka dilakukan simulasi muka air pada berbagai ketinggian. Terakhir analisis kelurusan geomorfologi dilakukan menggunakan peta densitas kelurusan yang dibuat dengan metode stokastik.

Geologi RegionalDaerah penelitian (Gambar 1b)

yang memiliki luas 22.5625 km2 (4,75 km*4,75 km) merupakan bagian dari Cekungan Kutai. Di area tersebut terdapat dua formasi yang sangat berbeda baik secara litologi maupun lingkungan pengendapan yaitu :

1. Formasi Pulau Balang Formasi ini terdiri dari perselingan batupasir dengan batu lempung, batu lanau, batugamping, batupasir gampingan dengan sisipan lignit setempat. Berumur Miosen Awal hingga Miosen Tengah. Formasi tersebut diinterpretasikan diendapkan pada daerah prodelta – hingga laut dangkal dengan tebaran terumbu di beberapa tempat.

2. Formasi BalikpapanFormasi ini terdiri dari batupasir, batulempung, lanau, tuf dan batubara. Perselingan batupasir kuarsa, batulempung, dan batulanau memperlihatkan struktur silang siur. Mengandung sisipan batubara dengan ketebalan 10 cm – 16 m. Batu lempung berwarna kelabu, getas, mengandung oksida besi dengan sisipan laminasi karbon. Formasi diendapkan pada lingkungan daratan – delta dengan tebal formasi ±2000 m. Umur formasi berkisar dari Miosen Tengah – Miosen Akhir. Formasi ini diendapkan selaras diatas Formasi Pulau Balang.

Berdasarkan peta yang dikeluarkan oleh Chambers et al., 2004 di batas – batas Cekungan Kutai terbentuk detachment structure yang berkembang menjadi pusat pengendapan syn-rift Cekungan Kutai. Sedangkan pada bagian dalam Cekungan Kutai berkembang lipatan – lipatan dan sesar naik. Kemudian di Kalimantan Timur terdapat sebuah lipatan pada skala regional bernama Antiklinorium Samarinda yang terbentang dari Balikpapan hingga Mangkalihat.

Struktur GeologiPada daerah penelitian terdapat

sepuluh sesar seperti yang tercantum pada Gambar 2. Bukti – bukti keberadaan sesar dapat dilihat pada Tabel 1.

Analisis BufferBuffer merupakan sebuah daerah

yang didapat dari proyeksi nilai maksimum dari sebuah objek di peta berupa titik, garis atau poligon. Analisis buffer digunakan untuk merepresentasikan sesar yang merupakan bidang tiga dimensi ke dalam peta dua dimensi. Nilai

maksimum didapat dari beda antara elevasi terendah permukaan topografi asli dan elevasi terendah Pit Pelikan dan Kanguru yang terhitung 217 m. Kemudian dengan rata – rata kemiringan bidang sesar yang didapat dari daerah penelitian sebesar 42˚ dengan perhitungan trigonometri didapat bahwa proyeksi sesar adalah sebesar 195 m. Zona hancuran dihitung berdasarkan eksperimen sandbox yang dilakukan oleh Schmatz, et al. (2010) sebesar 75% dari pergeseran sesar yang didapat dari kondisi aktual daerah penelitian. Sehingga pada akhirnya didapat area buffer sebesar 233,75 meter dari sesar.

Gambar 4(a) & Gambar 4(b) menunjukkan analisis buffer yang dilakukan pada daerah penelitian dengan topografi asli dan topografi aktual setelah dilakukan aktivitas penambangan. Berdasarkan analisis tersebut dapat disimpulkan bahwa diskontinuitas lapisan batubara yang terjadi di bawah permukaan disebabkan oleh sesar.

Analisis Kelurusan dan Densitas Kelurusan

Kelurusan merupakan fitur geomorfologi berupa lembahan atau perbukitan yang berbentuk lurus. Pengeplotan pada diagram roset menunjukkan bahwa terdapat tiga tren kelurusan yaitu N-S, NNE –SSW dan NW – SE. Kelurusan dengan arah N-S dan NNE-SSW diinterpretasikan terbentuk sebagai bagian dari Antiklinorium Samarinda berupa lipatan, sesar naik atau lapisan yang tererosi. Sedangkan kelurusan dengan tren NW-SE diinterpretasikan terbentuk dari struktur geologi berupa kekar atau sesar turun.

Kelurusan merupakan hasil dari serangkaian proses geomorfologi yang rumit antara lain pengangkatan, erosi dan pengendapan. Peta densitas kelurusan dibuat dengan membagi daerah penelitian menjadi 400 bagian atau 20*20 dengan panjang setiap persegi 237,5 meter. Di tiap area persegi dihitung jumlah kelurusan yang terdapat di dalam persegi tersebut seperti yang ditunjukkan Gambar 5a. Setelah itu di nilai tiap titik akan dilakukan interpolasi menjadi sebuah peta kontur. Interpolasi densitas kelurusan dilakukan menggunakan sebuah metode stokastik yang disebut metode Kriging sehingga menjadi peta densitas seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5b.

Gambar 6 menunjukkan hubungan densitas kelurusan dengan sesar yang terdapat pada daerah penelitian. Peta densitas tersebut tidak dapat memprediksi posisi sesar secara akurat dan harus tetap memperhitungkan kelurusan – kelurusan besar yang terdapat di daerah penelitian. Beberapa kelurusan besar yang terbukti dibentuk oleh sesar malah tidak terlihat pada peta densitas karena satu kelurusan yang besar hanya bisa memberikan nilai densitas yang rendah. Kemudian sering kelurusan yang terbentuk tidak berada persis pada posisi sesar melainkan terbentuk di sekitaran sesar. Bagaimanapun peta densitas kelurusan cukup efektif menjadi indikator keberadaan sesar. Dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa daerah dengan densitas kelurusan di atas dua banyak berasosiasi dengan sesar sehingga nilai tersebut dapat mengindikasikan keberadaan sesar. Daerah dengan densitas yang tinggi tanpa sesar dapat diakibatkan kurangnya bukti struktur sehingga belum ditarik struktur pada daerah tersebut.aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

DiskusiAnalisis buffer telah menunjukkan

bahwa penyebab diskontinuitas lapisan batubara di Pit Pelikan dan Kanguru disebabkan oleh sesar. Kemudian yang menjadi pertanyaan adalah bagaimana model dengan spasi bor sedekat 60 m dapat melewatkan sesar dengan zona hancuran mencapai 38,75 meter. Gambar 7 menunjukkan bahwa ketersediaan data bor di Pit Pelikan dan Kanguru, dapat dilihat bahwa daerah anomali memiliki data bor yang jauh lebih sedikit dibandingkan daerah sekitarnya. Setelah ditinjau kembali, pada topografi asli dapat dilihat bahwa area tersebut merupakan lembahan yang besar. Gambar 8 memperlihatkan simulasi flooding pada elevasi 50,52,54 dan 56 mdpl memperlihatkan bahwa daerah tersebut bukan hanya sekedar lembahan tapi merupakan rawa yang besar. Berdasarkan percakapan personal dengan wellsite geologist PT. KPC, melakukan pengeboran di lembahan sangat sulit karena landasan untuk yang terdiri dari sedimen lunak tidak kuat untuk menopang rig eksplorasi dan pada saat itu tim eksplorasi belum memiliki alat bantu untuk melakukan penimbunan.

KesimpulanDiskontinuitas lapisan batubara

yang menyebabkan lapangan di Pit Kanguru dan Pelikan disebabkan oleh sesar yang memotong kedua pit tersebut. Perbedaan antara model dan kondisi lapangan diakibatkan oleh kurangnya ketersediaan data pada daerah anomali tersebut.

SaranPada tahapan awal eksplorasi,

dilakukan analisis kelurusan berupa pengeplotan pada diagram rosette dan pembuatan peta densitas kelurusan. Tiap kelurusan besar dengan yang sesuai dengan arah tegasan regional patut dicurigai sebagai bentukan dari struktur geologi. Selanjutnya pola pengeboran disesuaikan untuk mencari tahu kemenerusan lapisan batubara pada daerah – daerah anomali.

PengakuanPenulis mengucapkan terima kasih

kepada Departemen Geologi PT. KPC atas berbagai dukungan selama melakukan penelitian di lapangan.

Daftar Pustaka Bachtiar A., Purnama Y.S., Suandhi P.A.,

Krisyunianto A., Rozalli M., Nugroho D.W.H., Suleiman A., 2013, The Tertiary Paleogeography Of The Kutai Basin And Its Unexplored Hydrocarbon Plays, Jakarta, Indonesia Proceedings IPA 37th Annual Convention & Exhibition, May 2013.

Chambers, J. L. C., I. Carter, I. R. Cloke, J. Craig, S. J. Moss, and D. W. Paterson, 2004, Thin-skinned and thick-skinned inversion-related thrusting— A structural model for the Kutai Basin, Kalimantan, Indonesia, in K. R. McClay, ed., Thrust tectonics and hydrocarbon systems: AAPG Memoir 82, hal. 614– 634.

Mc Clay K., Dooley T., Ferguson A., Poblet J., Tectonic Evolution of Sanga-Sanga Block Mahakam Delta Kalimantan Indonesia, AAPG Bulletin Vol. 84, No. 6, June 2000, hal.765 – 786.

J. Schmatz , P.J. Vrolijk, J.L. Urai, Clay smear in normal fault zones – The effect of multilayers and clay cementation in water-saturated model experiment, Journal of Structural Geology No. 32, 2010, hal. 1834–1849.

Gambar 1 (a) Lokasi Geografis PT. KPC (b) DEM dari peta topografi aktual daerah penelitian

Gambar 2 Peta struktur daerah penelitian

Gambar 3 (a) Perhitungan zona sesar dari model sandbox Schmatz, et al. (2010) (b) Perhitungan analisis buffer

Gambar 4 Peta analisis buffer (a) topografi asli (b) topografi aktual Februari 2014

Gambar 5 (a) Kelurusan lembah dan perbukitan pada daerah penelitian (b) Plot kelurusan pada diagram rosette

Gambar 6 (a) Densitas kelurusan per area (b) Peta Densitas Kelurusan

Gambar 7 Overlay Peta Densitas Kelurusan dengan Struktur Geologi

Gambar 8 Peta distribusi data bor

Gambar 9 Simulasi flooding pada elevasi 50,52,54 dan 56 mdpl.

Tabel 1 Keberadaan struktur dan bukti penyertanya