8

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.

9

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).

Pematang Group

Pematang Group

Bekasap Fm.

Telisa Fm.

Petani Fm.

Duri Fm.

Menggala Fm.

Bangko Fm.

Upper Red Bed Fm.

Lower Red Bed Fm.

Lower Red Bed Fm.

Minas Fm.

10

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.

11

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).

12

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

U

13

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 graben-

graben 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.

14

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 baratlaut-

tenggara (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 me-

reaktifasi struktur yang lebih tua. Struktur-struktur berarah utara-selatan pada

periode deformasi ini cenderung membentuk strike slip.

U

15

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 sesar-

sesar naik berarah baratlaut-tenggara.

16

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 sesar-

sesar 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

17

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.

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

EastInline 500Inline 500West

Alluvial Fan Fan DeltaFlexural Progradation

EastInline 500Inline 500West

Alluvial Fan Fan DeltaFlexural Progradation

EastEastInline 500Inline 500WestWest

Alluvial Fan Fan DeltaFlexural Progradation

EastInline 500Inline 500West

Alluvial Fan Fan DeltaFlexural Progradation

EastInline 500Inline 500West

Alluvial Fan Fan DeltaFlexural Progradation

EastEastInline 500Inline 500WestWest

Alluvial Fan Fan DeltaFlexural Progradation

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

Turbidit/endapan danau dalam

Sistem sesar tangga pada sistem danau

Delta blok footwall Datum erosi terendah

18

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).