1. TERJADINYA MINYAK BUMI

Membahas identifikasi minyak bumi tidak dapat lepas dari bahasan teori

pembentukan minyak bumi dan kondisi pembentukannya yang membuat suatu minyak bumi

menjadi spesifik dan tidak sama antara suatu minyak bumi dengan minyak bumi lainnya.

Pemahaman tentang proses pembentukan minyak bumi akan diperlukan sebagai bahan

pertimbangan untuk menginterpretasikan hasil identifikasi. Ada banyak hipotesa tentang

terbentuknya minyak bumi yang dikemukakan oleh para ahli, beberapa diantaranya adalah :

Teori proses pembentukan minyak yang dikenal hingga saat ini ada dua teori besar yaitu teori

an-organik dan teori organik. Teori an-organik ini saat ini jarang dipakai dalam eksplorasi

migas. Salah satu pengembang teori an organik ini adalah para penganut creationist – atau

penganut azas penciptaan. Teori an-organic ini sering juga dikenal abiotik, atau abiogenic.

A. Proses pembentukan minyakbumi berdasar teori organik

Mungkin tidak ada yang

menyangka sebelumnya bahwa secara

alami minyak bumi yang ada secara

alami ini dibuat oleh alam dengan

bahan dasarnya dari ganggang. Selain

ganggang, biota-biota lain yang berupa

daun-daunan juga dapat menjadi

sumber minyak bumi. Tetapi ganggang

merupakan biota terpenting dalam

menghasilkan minyak. Namun dalam

studi perminyakan diketahui bahwa

tumbuh-tumbuhan tingkat tinggi akan

lebih banyak menghasilkan gas

ketimbang menghasilkan minyak bumi.

Hal ini disebabkan karena rangkaian

karbonnya juga semakin kompleks.

Setelah ganggang-ganggang ini mati, maka akan teredapkan di dasar cekungan sedimen.

Keberadaan ganggang ini bisa juga dilaut maupun di sebuah danau. Jadi ganggang ini bisa

saja ganggang air tawar, maupun ganggang air laut. Tentusaja batuan yang mengandung

karbon ini bisa batuan hasil pengendapan di danau, di delta, maupun di dasar laut. Batuan

yang mengandung banyak karbonnya ini

yang disebut Source Rock (batuan

Induk) yang kaya mengandung unsur

Carbon (high TOC-Total Organic

Carbon).

Proses pembentukan carbon

dari ganggang menjadi batuan induk ini

sangat spesifik. Itulah sebabnya tidak

semua cekungan sedimen akan mengandung minyak atau gasbumi. Kalau saja carbon ini

teroksidasi maka akan terurai dan bahkan menjadi rantai carbon yang tidak mungkin

dimasak. Proses pengendapan batuan ini berlangsung terus menerus. Jika daerah ini terus

tenggelam dan terus ditumpuki oleh batuan-batuan lain diatasnya, maka batuan yang

mengandung karbon ini akan terpanaskan. Tentusaja kita tahu bahwa semakin kedalam atau

masuk amblas ke bumi, akan bertambah suhunya.

1) Reservoir (batuan Sarang)

Ketika proses penimbunan ini berlangsung tentusaja banyak jenis batuan yang

menimbunnya. Salah satu batuan yang nantinya akan menjadi batuan reservoir atau batuan

sarang. Pada prinsipnya segala jenis batuan dapat menjadi batuan sarang, yang penting ada

ruang pori-pori didalamnya. Batuan sarang ini dapat berupa batupasir, batugamping bahkan

batuan volkanik.

2) Proses migrasi dan pemerangkapan

Minyak yang dihasilkan oleh

batuan induk yang termatangkan ini

tentusaja berupa minyak mentah.

Walaupun berupa cairan, minyakbumi

yang mentah ciri fisiknya berbeda

dengan air. Dalam hal ini sifat fisik

yang terpenting yaitu berat-jenis dan

kekentalan. Walaupun kekentalannya

lebih tinggi dari air, namun berat jenis minyakbumi ini lebih kecil. Sehingga harus mengikuti

hukum Archimides. Ketika minyak tertahan oleh sebuah bentuk batuan yang menyerupai

mangkok terbalik, maka minyak ini akan tertangkap atau lebih sering disebut terperangkap

dalam sebuah jebakan (trap).

3) Proses pematangan batuan induk (Source rock)

Seperti disebutkan diatas bahwa

pematangan source rock (batuan induk) ini karena

adanya proses pemanasan. Juga diketahui semakin

dalam batuan induk akan semakin panas dan

akhirnya menghasilkan minyak. Proses pemasakan

ini tergantung suhunya dan karena suhu ini

tergantung dari besarnya gradien geothermalnya

maka setiap daerah tidak sama tingkat

kematangannya. Daerah yang dingin adalah daerah

yang gradien geothermalnya rendah, sedangkan

daerah yang panas memiliki gradien geothermal

tinggi. Dalam gambar diatas ini terlihat bahwa

minyak terbentuk pada suhu antara 50-180 derajat

Celsius. Tetapi puncak atau kematangan terbagus akan tercapai bila suhunya mencapai 100

derajat Celsius. Ketika suhu terus bertambah karena cekungan itu semakin turun dalam yang

juga diikuti penambahan batuan penimbun, maka suhu tinggi ini akan memasak karbon yang

ada menjadi gas.

B. Teori Abiogenesis (Anorganik)

Barthelot (1866) mengemukakan bahwa di dalam minyak bumi terdapat logam

alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan CO2

membentuk asitilena. Kemudian Mandeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi

terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada karbida-karbida logam dalam bumi. Yang

lebih ekstrim lagi adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi

mulai terbentuk sejak zaman prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan bersamaan dengan

proses terbentuknya bumi. Pernyataan tersebut berdasarkan fakta ditemukannya material

hidrokarbon dalam beberapa batuan meteor dan di atmosfir beberapa planet lain. Dari sekian

banyak hipotesa tersebut yang sering dikemukakan adalah Teori Biogenesis, karena lebih

bisa. Teori pembentukan minyak bumi terus berkembang seiring dengan berkembangnya

teknologi dan teknik analisis minyak bumi, sampai kemudian pada tahun 1984 G. D. Hobson

dalam tulisannya yang berjudul “The Occurrence and Origin of Oil and Gas”.

Berdasarkan teori Biogenesis, minyak bumi terbentuk karena adanya kebocoran

kecil yang permanen dalam siklus karbon. Siklus karbon ini terjadi antara atmosfir dengan

permukaan bumi, yang digambarkan dengan dua panah dengan arah yang berlawanan,

dimana karbon diangkut dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Pada arah pertama, karbon

dioksida di atmosfir berasimilasi, artinya CO2 diekstrak dari atmosfir oleh organisme

fotosintetik darat dan laut. Pada arah yang kedua CO2 dibebaskan kembali ke atmosfir

melalui respirasi makhluk hidup (tumbuhan, hewan dan mikroorganisme). Dalam proses ini,

terjadi kebocoran kecil yang memungkinkan satu bagian kecil karbon yang tidak dibebaskan

kembali ke atmosfir dalam bentuk CO2, tetapi mengalami transformasi yang akhirnya

menjadi fosil yang dapat terbakar. Bahan bakar fosil ini jumlahnya hanya kecil sekali. Bahan

organik yang mengalami oksidasi selama pemendaman. Akibatnya, bagian utama dari karbon

organik dalam bentuk karbonat menjadi sangat kecil jumlahnya dalam batuan sedimen. Pada

mulanya senyawa tersebut (seperti karbohidrat, protein dan lemak) diproduksi oleh makhluk

hidup sesuai dengan kebutuhannya, seperti untuk mempertahankan diri, untuk berkembang

biak atau sebagai komponen fisik dan makhluk hidup itu. Komponen yang dimaksud dapat

berupa konstituen sel, membran, pigmen, lemak, gula atau protein dari tumbuh-tumbuhan,

cendawan, jamur, protozoa, bakteri, invertebrata ataupun binatang berdarah dingin dan panas,

sehingga dapat ditemukan di udara, pada permukaan, dalam air atau dalam tanah.

Apabila makhluk hidup tersebut mati, maka

99,9% senyawa karbon dan makhluk hidup akan

kembali mengalami siklus sebagai rantai makanan,

sedangkan sisanya 0,1% senyawa karbon terjebak

dalam tanah dan dalam sedimen. Inilah yang

merupakan cikal bakal senyawa-senyawa fosil atau

dikenal juga sebagai embrio minyak bumi. Embrio ini

mengalami perpindahan dan akan menumpuk di salah

satu tempat yang kemungkinan menjadi reservoar dan

ada yang hanyut bersama aliran air sehingga

menumpuk di bawah dasar laut, dan ada juga karena

perbedaan tekanan di bawah laut muncul ke permukaan lalu menumpuk di permukaan dan

ada pula yang terendapkan di permukaan laut dalam yang arusnya kecil.

Embrio kecil ini menumpuk dalam

kondisi lingkungan lembab, gelap dan berbau

tidak sedap di antara mineral-mineral dan

sedimen, lalu membentuk molekul besar yang

dikenal dengan geopolimer. Senyawa-

senyawa organik yang terpendam ini akan

tetap dengan karakter masing-masing yang

spesifik sesuai dengan bahan dan lingkungan

pembentukannya. Selanjutnya senyawa

organik ini akan mengalami proses geologi

dalam perut bumi. Pertama akanmengalami proses diagenesis, dimana senyawa organik dan

makhluk hidup sudah merupakan senyawa mati dan terkubur sampai 600 meter saja di bawah

permukaan dan lingkungan bersuhu di bawah 50°C.

Pada kondisi ini senyawa-senyawa organik yang berasal dan makhluk hidup mulai

kehilangan gugus beroksigen akibat reaksi dekarboksilasi dan dehidratasi. Semakin dalam

pemendaman terjadi, semakin panas lingkungannya, penam-bahan kedalaman 30 – 40 m akan

menaik-kan temperatur 1°C. Di kedalaman lebih dan 600 m sampai 3000 m, suhu

pemendaman akan berkisar antara 50 – 150 °C, proses geologi kedua yang disebut

katagenesis akan berlangsung, maka geopolimer yang terpendam mulal terurai akibat panas

bumi

Komponen-komponen minyak bumi pada proses

ini mulai terbentuk dan senyawa–senyawa karakteristik

yang berasal dan makhluk hidup tertentu kembali

dibebaskan dari molekul. Bila kedalaman terus berlanjut ke

arah pusat bumi, temperatur semakin naik, dan jika

kedalaman melebihi 3000 m dan suhu di atas 150°C, maka

bahan-bahan organik dapat terurai menjadi gas bermolekul

kecil, dan proses ini disebut metagenesis. Setelah proses

geologi ini dilewati, minyak bumi sudah terbentuk

bersama-sama dengan bio-marka. Fosil molekul yang

sudah terbentuk ini akan mengalami perpindahan (migrasi)

karena kondisi lingkungan atau kerak bumi yang selalu bergerak rata-rata sejauh 5 cm per

tahun, sehingga akan ter-perangkap pada suatu batuan berpori, atau selanjutnya akan

bermigrasi membentuk suatu sumur minyak. Apabila dicuplik batuan yang memenjara

minyak ini (batuan induk) atau minyak yang terperangkap dalam rongga bumi, akan

ditemukan fosil senyawa-senyawa organik. Fosil-fosil senyawa inilah yang ditentukan

strukturnya menggunaan be-berapa metoda analisis, sehingga dapat menerangkan asal-usul

fosil, bahan pembentuk, migrasi minyak bumi serta hubungan antara suatu minyak bumi

dengan minyak bumi lain dan hubungan minyak bumi dengan batuan induk.

2. TERJADINYA BATUBARA

Ada 2 teori yang menerangkan terjadinya batubara yaitu :

A. Teori In-situ

Batubara terbentuk dari tumbuhan atau pohon yang berasal dari hutan dimana

batubara tersebut terbentuk. Batubara yang terbentuk sesuai dengan teori in-situ biasanya

terjadi di hutan basah dan berawa, sehingga pohon-pohon di hutan tersebut pada saat mati

dan roboh, langsung tenggelam ke dalam rawa tersebut, dan sisa tumbuhan tersebut tidak

mengalami pembusukan secara sempurna, dan akhirnya menjadi fosil tumbuhan yang

membentuk sedimen organik.

B. Teori Drift

Batubara terbentuk dari tumbuhan atau pohon yang berasal dari hutan yang bukan

di tempat dimana batubara tersebut terbentuk. Batubara yang terbentuk sesuai dengan teori

drift biasanya terjadi di delta-delta, mempunyai ciri-ciri lapisan batubara tipis, tidak menerus

(splitting), banyak lapisannya (multiple seam), banyak pengotor (kandungan abu cenderung

tinggi). Proses pembentukan batubara terdiri dari dua tahap yaitu tahap biokimia

(penggambutan) dan tahap geokimia (pembatubaraan).

Tahap penggambutan

(peatification) adalah tahap

dimana sisa-sisa tumbuhan yang

terakumulasi tersimpan dalam

kondisi bebas oksigen

(anaerobik) di daerah rawa

dengan sistem pengeringan yang

buruk dan selalu tergenang air

pada kedalaman 0,5 - -[10 meter.

Material tumbuhan yang busuk

ini melepaskan unsur H, N, O, dan C dalam bentuk senyawa CO2, H2O, dan NH3 untuk

menjadi humus. Selanjutnya oleh bakteri anaerobik dan fungi diubah menjadi gambut (Stach,

1982, op cit Susilawati 1992).

Tahap pembatubaraan (coalification) merupakan gabungan proses biologi, kimia,

dan fisika yang terjadi karena pengaruh pembebanan dari sedimen yang menutupinya,

temperatur, tekanan, dan waktu terhadap komponen organik dari gambut (Stach, 1982, op cit

Susilawati 1992). Pada tahap ini prosentase karbon akan meningkat, sedangkan prosentase

hidrogen dan oksigen akan berkurang (Fischer, 1927, op cit Susilawati 1992). Proses ini akan

menghasilkan batubara dalam berbagai tingkat kematangan material organiknya mulai dari

lignit, sub bituminus, bituminus, semi antrasit, antrasit, hingga meta antrasit.

Ada tiga faktor yang mempengaruhi proses pembetukan batubara yaitu: umur, suhu

dan tekanan. Mutu endapan batubara juga ditentukan oleh suhu, tekanan serta lama waktu

pembentukan, yang disebut sebagai 'maturitas organik. Pembentukan batubara dimulai sejak

periode pembentukan Karbon (Carboniferous Period) dikenal sebagai zaman batubara

pertama yang berlangsung antara 360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu. Proses awalnya,

endapan tumbuhan berubah menjadi gambut/peat (C60H6O34) yang selanjutnya berubah

menjadi batubara muda (lignite) atau disebut pula batubara coklat (brown coal). Batubara

muda adalah batubara dengan jenis maturitas organik rendah. 

Setelah mendapat pengaruh suhu dan tekanan yang terus menerus selama jutaan

tahun, maka batubara muda akan mengalami perubahan yang secara bertahap menambah

maturitas organiknya dan mengubah batubara muda menjadi batubara sub-bituminus (sub-

bituminous). Perubahan kimiawi dan fisika terus berlangsung hingga batubara menjadi lebih

keras dan warnanya lebih hitam sehingga membentuk bituminus (bituminous) atau antrasit

(anthracite). Dalam kondisi yang tepat, peningkatan maturitas organik yang semakin tinggi

terus berlangsung hingga membentuk antrasit.

Dalam proses pembatubaraan, maturitas organik sebenarnya menggambarkan

perubahan konsentrasi dari setiap unsur utama pembentuk batubara.

Berikut ini ditunjukkan tahapan pembatubaraan.

 

Disamping itu

semakin tinggi peringkat

batubara, maka kadar

karbon akan meningkat,

sedangkan hidrogen dan

oksigen akan berkurang.

Karena tingkat

pembatubaraan secara

umum dapat diasosiasikan

dengan mutu atau mutu

batubara, maka batubara

dengan tingkat pembatubaraan rendah disebut pula batubara bermutu rendah seperti lignite

dan sub-bituminus biasanya lebih lembut dengan materi yang rapuh dan berwarna suram

seperti tanah, memiliki tingkat kelembaban (moisture) yang tinggi dan kadar karbon yang

rendah, sehingga kandungan energinya juga rendah. Semakin tinggi mutu batubara,

umumnya akan semakin keras dan kompak, serta warnanya akan semakin hitam mengkilat.

Selain itu, kelembabannya pun akan berkurang sedangkan kadar karbonnya akan meningkat,

sehingga kandungan energinya juga semakin besar.

MAKALAH PEMBENTUKAN MINYAK BUMI DAN BATUBARA

Disusun oleh

Pradana Adi Wibowo

4211410001

Fisika S1

Guna memenuhi tugas mata kuliah Pengantar Geologi Fisika

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2012