analisis kesekatan sesar secara visual pada singkapan dt-01... · adalah banyak perlapisan...

PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-9 PERAN PENELITIAN ILMU KEBUMIAN DALAM PEMBERDAYAAN MASYARAKAT

6 - 7 OKTOBER 2016; GRHA SABHA PRAMANA

61

ANALISIS KESEKATAN SESAR SECARA VISUAL PADA SINGKAPAN

Salahuddin Husein1*

Pech Sopheap2

Didit Hadi Barianto1

1Departemen Teknik Geologi FT UGM, Jl. Grafika 2 Yogyakarta 55281 2Mahasiswi S2 Departemen Teknik Geologi FT UGM; alamat saat ini Institute of Technology of Cambodia

*Email : [email protected]

SARI

Suatu patahan dapat mempengaruhi sifat dan karakter batuan yang tersesarkan, termasuk pada

kemampuan dalam mengalirkan fluida. Sehingga perlu kiranya satu metode penilaian yang bersifat

kuantitatif tentang kemampuan bidang patahan untuk menyekat aliran fluida. Analisis kesekatan sesar

merupakan suatu kajian geologi struktur yang khusus untuk menguantifikasi pengaruh patahan

terhadap porositas dan permeabilitas suatu batuan yang tersesarkan. Selama ini analisis kesekatan

sesar umumnya dilakukan dengan data-data bawah permukaan dalam eksplorasi hidrokarbon.

Makalah ini mencoba menerapkannya pada singkapan di permukaan, sebagai media pembelajaran.

Obyek penelitian adalah singkapan Formasi Semilir di Piyungan, Bantul, Daerah Istimewa

Yogyakarta, berupa perlapisan batulanau dan batupasir volkanik dalam kedudukan relatif horisontal

dan terpotong oleh 3 zona sesar. Metode yang akan diterapkan adalah pembuatan peta struktur,

pengukuran stratigrafi detail, dan perhitungan parameter kesekatan sesar. Kalkulasi algoritma

kesekatan sesar melalui faktor semiran lempung (shale smear factor – SSF), perbandingan hancuran

lempung (smear gouge ratio – SGR), dan potensi semiran lempung (clay smear potential – CSP).

Patahan 1 adalah sesar dekstral normal, patahan 2 adalah sesar naik, dan patahan 3 adalah sesar

dekstral naik. Hasil kalkulasi parameter sekatan menunjukkan patahan 1 (SSF=37.02, CSP=5.01,

SGR=5.01, SGR=32.90%) yang bersifat tiris (leaking), patahan 2 (SSF=4, CSP=19.06,

SGR=32.90%) yang bersifat cukup tersekat (moderate seal), dan patahan 3 (SSF=8, CSP=9.14,

SGR=50%) yang bersifat sedikit tersekat (poor seal).

Kata kunci : kesekatan sesar, Formasi Semilir, faktor semiran lempung, perbandingan hancuran

lempung, potensi semiran lempung.

I. PENDAHULUAN

Penentuan kesekatan sesar (fault seal

analysis) seringkali dilakukan pada

pekerjaan bawah permukaan, sebagai

pendekatan yang berguna dalam mengetahui

konektivitas reservoar yang terpatahkan oleh

struktur geologi. Makalah ini menunjukkan

cara melakukan analisis kesekatan dengan

data permukaan, berupa singkapan geologi.

Formasi batuan yang dipilih adalah sikuen

volkaniklastika Semilir yang berumur Oligo-

Miosen, tersusun terutama oleh batupasir

volkanik kaya kuarsa dan batupasir tufan

kaya pumis, yang dapat berperan sebagai

reservoar yang baik di bawah permukaan.

Singkapan terletak di daerah Piyungan,

Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta,

dengan koordinat 7049'17.58" LS dan

110028'52.98" (Gambar 1). Pada singkapan

ini, batuan volkaniklastika Semilir berada

dalam kedudukan relatif horisontal dan

terpotong oleh 3 patahan. Ketiga patahan

tersebut akan dianalisis kesekatannya secara

visual dengan perhitungan faktor semiran

lempung (SSF), rasio hancuran lempung

(SGR), dan potensi semiran lempung (CSP).

II. KONDISI GEOLOGI

REGIONAL

Pegunungan Selatan adalah salah satu

propinsi fisiografis yang melintang berarah



62

relatif timur-barat di Pulau Jawa, yang

menempati sebagian besar pesisir selatan

pulau ini. Pegunungan Selatan merupakan

busur volkanik Tersier, sehingga tersusun

secara dominan oleh produk volkanik

berumur Oligosen hingga Miosen, yang

langsung menumpang secara tidak selaras di

atas batuan alas berumur Kapur akhir serta

ditutupi secara gradual oleh batuan karbonat

berumur Miosen tengah hingga akhir. Secara

struktural, Pegunungan Selatan merupakan

blok patahan yang relatif miring landai ke

arah selatan.

Bagian bawah Formasi Semilir menjemari

dengan bagian atas Formasi Kebo-Butak,

diendapkan semenjak akhir Oligosen hingga

awal Miosen (N3-N8). Penyusun utamanya

adalah tuf lapili, batupasir tufan, breksi

autoklastika, breksi polimik, dengan

batupasir tufan gampingan yang

berkembang di bagian atas. Lava andesit

kadang dijumpai di bagian bawah,

sedangkan lignit dan batulanau karbonan

dijumpai di bagian tengah. Lingkungan

sedimentasinya bervariasi dari darat hingga

laut dalam di tatanan busur kepulauan

gunungapi. Penanggalan mutlak dengan U-

Pb oleh Smyth dkk. (2005) pada sampel di

bagian tengah Formasi Semilir menunjukkan

umur 20 juta tahun silam (Miosen Awal).

Potensi Formasi Semilir sebagai reservoar

dapat dianalogikan dengan hasil penelitian

Peter dan David (1994) pada beberapa

reservoar di Jawa Timur, dengan porositas

dapat melampaui 30% dan permeabilitas

hingga 550 mD.

III. KESEKATAN SESAR

Patahan memegang peran penting dalam

menciptakan perangkap hidrokarbon.

Terdapat beberapa mekanisme dimana

patahan dapat menjadi penyekat bagi aliran

fluida di dalam reservoar, yaitu:

1. Penjajaran (juxtaposition), dimana

batupasir reservoar menjadi sejajar

dengan batuan penyekat karena

pergeseran sesar.

2. Semiran lempung (clay smear), yaitu

masuknya material lempung ke dalam

bidang sesar.

3. Kataklasis, dimana hancuran butiran

pasir tersebar di sepanjang bidang sesar.

4. Diagenesis, dimana sementasi

terkonsentrasi di bidang sesar yang

permeabel.

Faktor-faktor berikut ini menentukan

kecenderungan terbentuknya semiran

lempung di dalam bidang sesar:

a. Batulempung berlapis tebal akan

menghasilkan olesan lempung yang

lebih tebal.

b. Ketebalan semiran lempung akan

berkurang semakin jauh jaraknya dari

lapisan sumber lempung.

c. Semiran lempung akan semakin tipis

dengan bertambahnya jarak pergeseran

vertikal sesar (throw).

d. Semakin banyak perlapisan

batulempung yang terkena sesar akan

menghasilkan semiran yang menerus.

Secara visual, algoritma perhitungan

kesekatan sesar didekati dengan tiga

parameter berikut (Gambar 2):

1. Faktor semiran lempung (shale smear

factor - SSF) adalah rasio jarak

pergeseran vertikal sesar (fault throw)

terhadap ketebalan lapisan lempung

yang terpotong sesar. Semiran lempung

akan menjadi tidak lengkap dan tidak

menyekat bila SSF > 7. Nilai SSF yang

kecil dibentuk oleh semiran menerus

dan menyebabkan bidang sesar menjadi

tersekat. SSF dianggap efektif bila

diterapkan pada bidang patahan tunggal

yang sederhana (bukan bidang patahan

jamak) dan hanya satu lapisan lempung

yang tersesarkan (Fossen, 2010).

2. Rasio hancuran lempung (shale gouge

ratio - SGR) adalah rasio dalam

persentase dari ketebalan lapisan

lempung di sepanjang patahan terhadap

jarak pergeseran vertikal sesar (fault

throw). Semakin tinggi nilai SGR akan

semakin besar potensi kesekatatan sesar.

Nilai SGR 20%-40% merupakan sekat



63

yang buruk, nilai SGR 40%-60%

dianggap sekat yang cukup baik, dan

nilai SGR >60% akan menghasilkan

sekat yang efektif. SGR dianjurkan

sebagai acuan bila yang dianalisis

adalah banyak perlapisan batulempung

yang terpotong oleh sesar (Fossen,

2010).

3. Potensi semiran lempung (clay smear

potential - CSP) adalah jumlah lempung

yang dijumpai di sepanjang patahan

yang diberikan oleh lapisan-lapisan

lempung yang terpotong sesar. CSP

mengindikasikan seberapa jauh

pergeseran batulempung dalam menjadi

semiran sesar yang efektif sebelum

sepenuhnya hancur dan membuka

konektivitas reservoar (Fossen, 2010).

Patahan akan bersifat tersekat bila CSP

< 15, dan akan bersifat terhubung bila

CSP > 30.

Nilai kesekatan sesar yang baik merupakan

kombinasi dari nilai SGR >20%, nilai SSF

<7, dan nilai CSP <30 (Yielding dkk., 1997).

IV. METODE PENELITIAN

Data primer dalam penelitian ini mencakup

deskripsi stratigrafis, berupa litologi,

struktur sedimen, tekstur sedimen,

kedudukan bidang perlapisan, dan ketebalan

setiap lapisan. Data struktur yang

dibutuhkan adalah kedudukan sesar serta

besarnya pergeseran vertikal sesar (fault

throw). Karena dimensi singkapan yang

relatif kecil (40m×60m dengan tinggi 20m),

peta dasar dibuat dengan metode kompas

dan langkah. Penampang geologi dibuat

tegak lurus bidang patahan untuk

menghitung pergeseran sesar.

V. DATA DAN ANALISIS

Litologi Formasi Semilir di lokasi penelitian

terdiri dari tuff, batupasir, perselingan

batupasir dan batulanau, batupasir tufan,

batulanau, dan lapili (Gambar 3). Gradasi

normal sering dijumpai dalam perselingan

batupasir dan batulanau, dengan kandungan

organik terkonsentrasi dalam batupasir.

Dalam penelitian ini, perlapisan batupasir

tufan dan lapili dianggap sebagai reservoar.

Hasil stratigrafi terukur menunjukkan

adanya 6 fasies sedimenter dalam ketebalan

keseluruhan 16m, yaitu: (i) fasies tuf,

dengan struktur laminasi; (ii) fasies

batupasir, yang berukuran pasir halus dan

berlaminasi; (iii) fasies perselingan batupasir

dan batulanau, berstuktur gradasi normal

menghalus ke atas, dengan kandungan

material organik dan bau sulfur pada

batupasir, serta struktur laminasi pada

batulanau; (iv) fasies batupasir tufan,

bertekstur sokongan matriks dengan

fragmen pumis, berstruktur laminasi, lensa,

dan flame di bagian atas; (v) fasies

batulanau, berwarna coklat, bersifat rapuh;

dan (vi) fasies batulapili, tersortasi baik,

bertekstur sokongan butir, kaya plagioklas

dan kuarsa.

Terdapat tiga patahan di lokasi penelitian,

yang menjadi obyek analisis sekatan sesar

(Gambar 4). Patahan pertama (F1) adalah

sesar dekstral normal dengan kedudukan

N111°E/79°dan pergeseran vertikal

maksimum (throw) sebesar 310 cm. Patahan

kedua (F2) merupakan sesar naik dengan

kedudukan N220°E/79° dan throw 45 cm.

Patahan ketiga (F3) adalah sesar dekstral

naik dengan kedudukan N104°E/81° dan

throw 80 cm. Kehadiran semiran lempung

juga terkonfirmasi secara visual, dengan ciri

berwarna coklat (Gambar 5).

Berdasarkan pada pergeseran sesar (offset)

terhadap stratigrafi singkapan, perhitungan

algoritma sekatan sesar dapat dihitung

(Gambar 6), sebagai berikut:

a. Faktor semiran lempung (SSF)

SSF =throw sesar

ketebalan lapisan lempung

SSF (F1) = 310

10+5+15+20+5+10 = 4.77

SSF (F2) = 45

15+10+10= 1.29

SSF (F3) = 80

10+10+10+10 = 2.00

b. Potensi semiran lempung (CSP)



64

CSP = Σ(ketebalan lapisan lempung)2

jarak terhadap lapisan lempung

CSP (F1) =

Σ(10 + 5 + 15 + 20 + 5 + 10 + 7 + 10 + 10 + 10 + 10)2

(295 + 282.5 + 262.5 + 300 + 212.5 + 200 + 185 + 161 + 136 + 26 + 16)

CSP (F1) = 5.01

CSP (F2) = Σ(15+10+10)2

(32.5+20+10)

CSP (F2) = 19.60

CSP (F3) = Σ(10+10+10+10)2

(62.5+52.5+42.5+17.5)

CSP (F3) = 9.14

c. Rasio hancuran lempung (SGR)

SGR =Σ(ketebalan lapisan lempung)

throw sesarx 100%

SGR (F1) = Σ(10+5+15+20+5+10+7+10+10+10+10)

310x100%

SGR (F1) = 32.9%

SGR (F2) = Σ(15+10+10)

45x100%

SGR (F2) = 77.8%

SGR (F3) = Σ(10+10+10+10)

80x100%

SGR (F3) = 50%

VI. DISKUSI

Menurut perhitungan SSF, semakin kecil

nilainya akan semakin besar kemenerusan

semiran lempung dan semakin tersekat

patahan yang dimaksud. Hanya sesar F2 saja

yang nilainya kurang dari 7, nilai ambang

dalam sekatan sesar, yang mengindikasikan

bahwa sesar F2 mengalami sekatan efektif.

Sedangkan sesar F1 dan F3 memiliki nilai

SSF yang melebihi 7, sehingga bersifat

terhubung (tidak tersekat), terutama pada

sesar F1 yang nilai SSF jauh di atas nilai

ambang.

Perhitungan CSP menunjukkan semakin

besar nilainya akan semakin kecil potensi

sekatan sesar dan akan semakin besar

kemungkinan terhubungnya reservoar yang

berdampingan. Ketiga patahan yang ada di

lokasi penelitian memiliki nilai CSP yang

kurang dari 30, sehingga bersifat tersekat,

dengan derajat sekatan paling besar dimiliki

oleh sesar F1 dengan nilai CSP 5.01,

sedangkan sesar F2 bersifat tersekat buruk

(ada potensi terhubung) karena nilai CSP

19.60. Namun observasi lapangan

menunjukkan tidak adanya lapisan yang

berfungsi sebagai reservoar yang terpotong

oleh sesar F2.

Distribusi nilai SGR berbanding lurus

dengan potensi sekatan sesar, semakin besar

nilainya akan semakin efektif sekatan sesar

yang terbentuk. Sesar F1 dianggap memiliki

sekatan yang buruk, dengan nilai SGR

32.9%. Sesar F2 dianggap tersekat cukup

baik, dengan nilai SGR 50%. Sesar F3

dianggap tersekat penuh karena nilai SGR

77,8%.

Rangkuman hasil perhitungan algoritma

sekatan sesar dicantumkan dalam Tabel 1.

Secara keseluruhan, ketiga sesar bersifat

tersekat. Meskipun perhitungan algoritma

ketiga sesar sepintas tampak tidak

konvergen, namun untuk stratigrafi Formasi

Semilir di lokasi penelitian yang

menghadirkan banyak lapisan batulempung

maka perhitungan SGR menjadi

pertimbangan utama, dengan dukungan

perhitungan CSP dan perhitungan SSF.

Sesar F1 terindikasi tersekat buruk oleh nilai

SGR 32.9% (paling kecil diantara 3 sesar).

Sifat ini didukung oleh kisaran nilai SSF dan

CSP, dimana nilai faktor semiran 4.77

(paling besar diantara 3 sesar) menunjukkan

semiran yang tidak terlalu baik, meskipun

nilai potensi semiran 5.01 (paling kecil

diantara 3 sesar) menunjukkan sesar telah

menyekat.

Sesar F2 terindikasi tersekat efektif dengan

nilai SGR 77.8% (paling besar diantara 3

sesar) karena semua perlapisan lempung

yang dihitung memiliki tebal yang signifikan

dibandingkan dengan pergeseran sesarnya.

Hal ini didukung oleh faktor semiran 1.29

(paling kecil diantara 3 sesar) yang telah

menyekat sesar secara sangat baik. Namun

di sisi lain nilai CSP 19.60 (paling besar

diantara 3 sesar) yang menunjukkan masih

ada kemungkinan kecil potensi

terhubungnya reservoar. Yang menjadi

pertimbangan nilai CSP yang cukup besar

untuk sesar F2 ini harus dipahami sebagai

akibat tidak adanya lapisan reservoar yang

terpotong pada singkapan. Kehadiran lapisan

reservoar akan menurunkan nilai CSP,



65

sebagaimana sesar F1 dan F3, bahkan

semakin banyak lapisan reservoar yang

terpotong sesar akan semakin kecil potensi

semiran lempungnya. Sehingga untuk sesar

F2 ini, nilai CSP tidak diperhitungkan.

Sesar F3 terindikasi tersekat baik dengan

nilai SGR 50%. Nilai SGR tersebut dibentuk

oleh faktor semiran lempung (SSF 2.00)

yang menunjukkan sesar telah tersekat

dengan baik, serta didukung oleh potensi

semiran lempung (CSP 9.14) yang cukup

menerus.

VII. KESIMPULAN

Analisis sekatan sesar untuk skala

singkapan geologi bisa dilakukan secara

visual dengan pendekatan penentuan

faktor semiran lempung (SSF), rasio

hancuran lempung (SGR), dan potensi

semiran lempung (CSP). Interpretasi

ketiganya harus dilakukan secara utuh

dan komprehensif, dimana hal ini

disebabkan keterbatasan masing-masing

algoritma, sehingga ketiganya harus

saling melengkapi.

Meski demikian, kecermatan observasi

tetap menjadi panduan mutlak dalam

melakukan analisis terhadap hasil

perhitungan ketiga algoritma di atas,

sebagaimana yang dicontohkan pada

sesar F2, dimana CSP bernilai besar

karena ketiadaan lapisan reservoar yang

menyebabkannya menjadi berpotensi

untuk terhubungkan.

Penentuan efektifitas sekatan sesar

terlebih dahulu dengan menganalisis

nilai SGR yang dapat diterapkan secara

baik pada singkapan dengan kondisi

stratigrafi perlapisan batulempung yang

berulang. Pertimbangan visual kedua

adalah nilai CSP, yang sangat

tergantung pada ketebalan perlapisan

batulempung serta kehadiran batuan

reservoar. Pertimbangan visual ketiga

adalah dengan mempertimbangkan nilai

SSF, yang hanya efektif pada perlapisan

batulempung yang sedikit.

Ketiga patahan yang dianalisis dalam

makalah ini bersifat tersekat dengan

derajat berbeda-beda, dimulai sesar F2

sebagai sesar dengan sekatan paling

efektif, dan diikuti oleh sesar F3 dengan

sekatan yang baik, serta sesar F1 dengan

sekatan yang buruk.

VIII. ACKNOWLEDGEMENT

Penulis menyampaikan ucapan terimakasih

kepada Pemerintah Republik Indonesia yang

telah memberikan beasiswa kepada Pech

Sopheap untuk menempuh pendidikan

Magister Teknik di Departemen Teknik

Geologi FT UGM dan dukungan dari

Program AUN/SEED-Net, periode 2014-

2016. Penulis juga menyampaikan ucapan

terimakasih kepada Dr. Agung Setianto dan

Dr. I Gde Budi Indrawan untuk masukannya

selama ujian pendadaran Pech Sopheap.

Penulis menyampaikan ucapan terimakasih

atas kerjakeras Ridha Sidi Mulyawan dalam

mendampingi Pech Sopheap ketika

mengumpulkan data lapangan. Terakhir,

penulis menyampaikan apresiasi kepada

Arkanu Andaru, Aiman Haidar Shamlan,

dan Eva Mulyaningsih atas penelitian

pionirnya di singkapan ini.

DAFTAR PUSTAKA

Fossen, H., 2010. Structural Geology. Cambridge University Press, New York, 463 p.

Oyedele, K. F., and Adeyemi, A.S., 2009. Assessment of fault-zone materials and their impact on

hydrocarbon accumulation using integrated Exploration techniques. Department of Physics

(Geophysics Programme) University of Lagos, Lagos, Nigeria. Journal of American Science

2009; 5(4):113-122.



66

Peter W., and David M. S., 1994. High Quality Volcaniclastic Sandstone Reservoirs in East Java,

Indonesia. Proceedings of Indonesian Petroleum Association 23rd Annual Convention, pp.

101-118.

Rahardjo, W., Sukandarrumidi., and Rosidi, H. M. D.,1995. Geological Map of the Yogyakarta Sheet,

Jawa. 2nd Edition.

Smyth. H., Hall. R., Hamilton. J., and Kimny. P., 2005. East Java: Cenozoic Basins, Volcanoes and

Ancient Basement. Proceedings of Indonesian Petroleum Association 30th Annual Convention,

pp.251- 266.

Yielding, G., Freeman, B., and Needham, D.T., 1997, Quantitative fault seal prediction, AAPG

Bulletin, Vol.81, pp. 897-917.

TABEL

Tabel 1. Rangkuman perhitungan sekatan sesar

Sesar SSF CSP SGR Sekatan

F1 4.77 Tersekat 5.01 Tersekat 32.9% Tersekat buruk Tersekat

F2 1.29 Tersekat 19.60 Terhubung buruk* 77.8% Tersekat efektif Tersekat

F3 2.00 Tersekat 9.14 Tersekat 50.0% Tersekat baik Tersekat

*) tidak diperhitungkan karena tidak ada reservoar yang terpotong oleh sesar

GAMBAR

Gambar 1. Peta lokasi penelitian, dicantumkan di atas peta geologi Lembar Yogyakarta (Rahardjo

dkk., 1992).



67

Gambar 2. (a) penentuan SSF; (b) penentuan SGR; dan (c) penentuan CSP (Oyedele dan Adeyemi,

2009).

Gambar 3. Kolom litostratigrafi daerah penelitian.



68

Gambar 4. Peta patahan dan foto singkapannya; foto F1 menghadap ke arah tenggara, foto F2

menghadap ke arah timurlaut, dan foto F3 menghadap ke arah barat.

Gambar 5. Foto semiran lempung pada bidang patahan F1 (A) dan F3 (B).



69

Gambar 6. Penampang patahan dan diagram perhitungan algoritma sekatan sesar.

analisis kesekatan sesar secara visual pada singkapan dt-01... · adalah banyak perlapisan...

Documents