BAB IX

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 X.1.

Tabel X.1: 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 tektonik

(tectonic loading):

Kompensasi isostatik lokal dari kerak dan perenggangan

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 astenosper

(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

IX.1. 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 X.2. , sedang Boggs (2001) membagi

cekungan sedimen lebih rinci dan lebih komplit (Tabel X.3).

Tabel X.2: 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)

Busur belakang (back-

arc)

Subduksi (tepian lempeng

aktif)

Wrenching Strike-slip Gerakan mendatar

lempeng

Table X.3: Klasifikasi cekungan menurut Boggs (2001)

TATAAN

TEKTONIK

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 akan dibahas

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

Cekungan Intrakraton (Intracratonic Basin)

Cekungan intrakraton (Gambar X.1A) 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 (Gambar X.1B).. 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.

Gambar X.1:

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

(Gambar X.1C). 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 (Gambar X.1D). 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 (Gambar X.2).

Tataan subduksi terjadi lebih banyak pada tepian benua dibandingkan

pada besur samodra.

Gambar X.2: Cekungan yang berhubungan dengan

subduksi pada sistem subduksi Sumatra.

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 (Gambar

X.2). 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

(Semangko), Cekungan ..................... dan Cekungan Neogen Los Angles.

Gambar X.3: Cekungan yang berhubungan dengan subduksi pada sistem

subduksi Sumatra

X.4. 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:

a. litologi batuan induk, akan sangat mempengaruhi komposisi

sedimen yang berasal dari batuan tersebut;

b. topografi dan iklim dimana batuan induk berada, mempengaruhi

kecepatan denudasi yang menghasilkan sedimen yang kemudian

diendapkan dalam cekungan;

c. kecepatan penurunan cekungan bersamaan dengan kecepatan

kenaikan/penurunan muka laut; dan

d. 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.

X.4.A. 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 (Gambar X.4). 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.

Gambar X.4: Diagram pagar yang menggambarkan

hubungan tiga dimensi dari

beberapa satuan stratigrafi dari

suatu wilayah

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

(Gambar X.5). 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.

Gambar X.5. Peta kontur struktur yang memperlihatkan struktur lokal

seperti antiklin dan synklin.

Peta Isopak

Peta isopak adalah suatu peta yang konturnya menghubungkan titik-titik

yang mempunyai ketebalan sama dari suatu lapisan atau satuan batuan

(Gambar X.6). 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.

Gambar X.6. Peta isopak yang menggambarkan daerah tinggian dan

rendahan dari suatu cekungan.

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 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 perbandinganklastiknya rendah

menunjukkan bagian tersebut relatif jauh dari tepi cekungan. Dengan

peta ini juga dapat diketahui arah tranportasi sedimen (Gambar X.7).

Gambar X.7. Peta litofasies perbandingan klastik. Arah panah

menunjukkan arah transportasi sedimen.

Peta litofasies tiga komponen menyajikan rata-rata atau pola kelimpahan

relatif dalam suatu satuan stratigrafi dari tiga litofasies komponen (Boggs,

2001). Sebagai contoh, lihat Gambar X.8 dari Boggs (2001), yang

menunjukkan peta ketebalan relatif dari batupasir, serpih dan

batugamping. Diagram segi tiga menggambarkan tiga komponen

litofasies, yang kemudian dibagi menjadi subbagian dan masing-masing

diberi simbol berbeda. Peta jenis ini menunjukkan kelimpahan (dominasi)

suatu satuan terhadap yang satuan lain pada suatu tempat. Seperti

halnya peta perbandingan klastik, peta litofasies tiga komponen hanya

merupakan penunjuk kasar terhadap lingkungan pengendapan dan lokasi

batuan asal.

Gambar X.8. Peta litofasies tiga komponen.

X.4. PETA DAN ANALISA ARUS PURBA

Analisa arus purba adalah suatu teknik yang dipakai untuk mengetahui

arah aliran arus purba yang membawa sedimen ke dalam cekungan

(Boggs, 2001) yang juga mencerminkan kemiringan purba. Arah arus

purba ini akan membantu mengetahui lebih jauh geometri dari suatu

tubuh batuan dan membantu interpretasi lingkungan pengendapannya.

Arus purba diketahui dengan pengukuran struktur sedimen, seperti

silang-siur, alur aliran, gelembur gelombang, dan pergentengan.

Beberapa peta seperti telah dibicarakan sebelumnya dapat juga

menunjukan arah transportasi sedimen, walaupun masih kasar. Gambar

X.9. merupakan peta arus purba yang berdasarkan hanya pada

pengukuran silang siur pada batupasir Trias, Formasi Meluhu di Sulawesi

Tenggara. Hasil pengukuran tersebut kemudian dirata-rata untuk

mendapatkan pola aliran arus purba.

Gambar X.9. Peta arus purba dari batupasir Trias, Formasi Meluhu di

Sulawesi Tenggara.