5

BAB II

GEOLOGI REGIONAL

2.1 Kerangka Tektonik

Indonesia dianggap sebagai hasil pertemuan tiga lempeng, yaitu Lempeng Eurasia

yang relatif diam, Lempeng Pasifik yang bergerak ke barat, dan Lempeng Indo-Australia

yang bergerak ke utara (Hamilton, 1979). Cekungan Jawa Timur adalah bagian dari

cekungan belakang busur yang terletak pada tepi Paparan Sunda yang merupakan

konvergensi antara lempeng Eurasia dan Indo-Australia. Interaksi konvergen tersebut

menyebabkan terbentuknya jalur subduksi yang pada umur Kapur dapat diikuti mulai dari

Jawa Barat Selatan (Ciletuh), Pegunungan Serayu (Jawa Tengah), dan Laut Jawa bagian

timur ke Kalimantan Tenggara, dengan jalur magmatik menempati lepas Pantai Utara

Jawa (gambar 2.1).

Menurut Katili (1972) jalur magmatik pada Kala Oligosen terletak pada jalur

subduksi Zaman Kapur Akhir di daerah Jawa Barat dan Jawa Tengah, dan terus

memanjang dengan arah barat– timur hingga Jawa Timur, Kepulauan Nusatenggara, dan

Busur Banda. Hal ini menunjukkan adanya pergerakan jalur subduksi ke arah selatan dari

Zaman Kapur Akhir hingga Kala Oligo-Miosen.

Gambar 2.1 Posisi zona subduksi Zaman Kapur dan Tersier (Katili, 1972)

6

Sribudiyani, dkk (2003) menjabarkan evolusi tektonik sejak zaman Kapur sampai

Tersier pada Sunda Microplate tersebut (Gambar 2.2) yaitu :

1. Kapur-Tersier Awal ( 70-35 Ma)

Selama periode ini, lempeng Australia bergerak menujam Sunda Microplate

sepanjang jalur Jawa-Meratus (gambar 2.2B). Kegiatan magmatik dapat

ditemukan pada Sumatera bagian timurlaut, Jawa sampai Kalimantan bagian

tenggara.

2. Oligosen – Miosen Awal (35-20 Ma)

Pergerakan Lempeng Australia yang melambambat dari 18 cm/tahun menjadi 3

cm/tahun menyebabkan terjadinya peregangan seperti pada Laut China Selatan.

3. Miosen Tengah – Mosen Akhir (20-5 Ma)

Pada bagian utara, cekungan belakang busur terbentuk dan terbagi atas sub-basin

yang dipisahkan oleh tinggian basemen dan dikontrol oleh sesar basemen.

Interaksi antara lempeng Indo-Australia dengan Sumatera sudah meningkat

sampai 65º yang menghasilkan tegasan kompresi. Keadaan ini mnyebabkan

pengangkatan bukit barisan dan peningkatan kegiatan vulkanime. Sedangkan

pada Pulau Jawa termasuk bagian timur dari Cekungan Jawa Timur, sesar

dengan arah timur-barat menyebabkan sesar mendatar selama proses subduksi

sepanjang Pulau Jawa bagian Selatan (zona sesar Sakala).

Pola Jawa yang berarah barat-timur merupakan pola yang termuda yang

mengaktifkan kembali seluruh pola sebelumnya. Pada umur Oligosen Akhir-Miosen

Awal, jalur tunjaman baru terbentuk di selatan Jawa yang menerus ke Sumatra

(Pulunggono dan Martodjojo, 1994) yang mengakibatkan Pulau Jawa mengalami gaya

kompresi yang menghasilkan Zona Anjakan-Lipatan (Thrust Fold Belt) di sepanjang

Pulau Jawa dan berlangsung sampai sekarang.

7

Gambar 2.2 Evolusi tektonik Indonesia bagian barat (Sribudiyani dkk., 2003)

Menurut Bransden dan Matthews (1992), daerah penelitian yang merupakan

bagian dari cekungan Jawa bagian timur dapat dibagi menjadi beberapa elemen struktur

yaitu :

8

1. Bawean Arch

Bawean Arch berada di sudut baratlaut dan dibatasi bagian tenggaranya oleh

East Bawean Trough. Selama Tersier awal sampai Oligosen bawah, tinggian ini

adalah sumber klastik kasar Formasi CD.

2. East Bawean Trough

East Bawean Trough adalah suatu struktur yang berarah NE-SW, yang dibatasi

bagian baratlaut oleh Bawean Arch dan bagian tenggara oleh JS-1 Ridge.

3. JS –1 Ridge

JS-1 Ridge adalah struktur yang berarah NE-SW, yang dibagi oleh area tinggian

East Bawean Trough and Central Depression. Selama tersier awal-tengah,

punggungan ini adalah tinggian yang menyolok yang tenggelam sejak Kujung III.

Ini adalah area positif yang merupakan sumber tambahan endapan klastik ke

daerah yang lebih rendah.

4. Northeast Java Shelf

Tinggian ini melingkupi sudut timurlaut Pulau Jawa dan dibatasi bagian

timurlautnya oleh Central Depression, bagian Selatan oleh sub-cekungan Jawa

Madura Timurlaut dan Barat laut oleh East Bawean Trough.

5. Central Depression

Central Depression, yang berarah timurlaut-baratdaya , terletak di bagian pusat

daerah konsesi. Ini dibatasi pada bagian tenggara oleh North Madura Shelf, dan

bagian selatan oleh Northeast Java-Madura sub-basin, dan bagian baratlaut oleh

JS-1 Ridge/Northeast Java Shelf. Ketebalan sedimen tersier (melebihi 14000 kaki)

yang diendapkan di palung ini membuktikan kecepatan pengendapan

dibandingkan daerah sekelilingnya. Ini disebut sebagai dapur hidrokarbon utama

daerah ini.

6. North Madura Shelf

Paparan Madura Utara berada di Pulau Madura Utara. Ini dibatasi pada bagian

Selatan oleh sub-cekungan Jawa timurlaut-Madura, bagian baratlaut oleh Central

Depression dan bagian tenggara oleh depressi JS 19-1. Selama Tersier, paparan

ini mengalami penunjaman secara lambat dan berkesinambungan. Kedalaman air

9

dangkal, sehingga memenuhi perkembangan dan akumulasi sekuen karbonat laut

dangkal.

7. JS 19-1 Depression

JS 19-1 Depression berarah timurlaut-baratdaya yang dibatasi pada bagian

timurlaut oleh North Madura Shelf dan bagian selatannya oleh sub cekungan Jawa

timurlaut-Madura. Ini diidentifikasi dari seismik. Sumur JS 19-1 ini dibor di

bagian pinggir depresi ini dan hasil identifikasi sedimen menunjukkan basin

margin setting.

Gambar 2.3 Peta fisiografi dan struktur regional ( Bransden dan Matthews, 1992)

2.2 Stratigrafi Regional

Pembagian urutan stratigrafi regional cekungan Jawa Timur bagian Timurlaut

didasarkan atas penamaan yang resmi (formasi Ngimbang dan Kujung) dan yang tidak

resmi ( satuan batuan OK dan GL).

10

Gambar 2.4 Stratigrafi cekungan Jawa Timur (Bransden dan Matthews, 1992)

Berdasarkan Bransden dan Matthews (1992), urutan stratigrafi dari tua ke muda (gambar

2.4) yaitu:

1. Basement pra-tersier

Berada tidak selaras dengan satuan batuan di atasnya yang berumur Eosen

akhir, akibat adanya deformasi yang intensif selama Kapur yang dicirikan

oleh banyaknya pengangkatan dan erosi di berbagai tempat. Litologi berupa

kuarsit, filit, slate, dan tuff dengan intrusi batuan beku.

2. Formasi Ngimbang

Diendapkan secara tidak selaras dengan basement di bawahnya. Berumur

Eosen Akhir hingga Oligosen Awal. Bagian bawah formasi dicirikan dengan

batugamping, serpih, batupasir, batulanau, batulempung. Bagian tengah

formasi ini dicirikan dengan litologi terdiri dari batugamping dengan

perlapisan serpih dan batupasir serta ditemukannya sedimen tufaan di

beberapa tempat dan menunjukkan umur Oligosen Awal dan diendapkan pada

11

lingkungan inner-middle neritik. Sedangkan bagian atas formasi merupakan

platform karbonat dan patch reef dan menunjukkan umur Oligosen Akhir

bagian bawah yang diendapkan pada lingkungan inner-middle neritik.

3. Formasi Kujung

Formasi ini diendapkan tidak selaras di atas formasi Ngimbang. Dalam

penamaan stratigrafi, formasi ini sama dengan Formasi Prupuh. Formasi ini

dimasukkan ke dalam dua satuan batuan (dari tua ke muda) yaitu :

a. Kujung I

Satuan ini ditandai dengan sekuen batugamping terumbu yang

menerus, diendapkan selaras dengan Kujung unit II dan

ketidakselarasan lokal dengan sedimen klastik yang lebih muda.

Batu gamping yang ditemui umumnya putih hingga keruh, berfosil,

chalky, dolomitik dan terdapat perselingan dengan rijang di bagian

bawahnya. Di bawah terumbu yang menerus pada satuan ini

berubah menjadi shally facies. Menunjukkan umur Miosen Awal

bagian atas dan diendapkan pada lingkungan inner-middle neritik.

b. Kujung II

Secara umum dapat dibedakan dengan formasi Ngimbang dengan

batugamping yang bertambah dominan. Litologi pada bagian bawah

terdiri dari batugamping yang sangat dominan, batulempung dan

sedikit batupasir dan batulanau. Pada bagian tengah didominasi oleh

batulempung dengan perselingan batugamping yang tipis dan di bagian

atas kembali didominasi batugamping. Memiliki umur Oligosen Akhir

bagian atas sampai Miosen Awal bagian bawah dan diendapkan pada

lingkungan inner-middle neritik.

4. Satuan batuan OK

Satuan batuan OK dibagi menjadi dua anggota, yaitu :

Anggota OK bawah

12

Anggota OK bawah ini dapat dibagi ke dalam dua unit yaitu unit

gampingan Rancak dan unit klastik bagian atas. Unit Rancak terdiri dari

interkalasi batugamping, batulempung, dan beberapa batupasir, dan

batulanau. Batugamping unit Rancak dapat dibedakan ke dalam fasies

energi tinggi dan energi rendah. Karbonat energi tinggi sepanjang

Madura shelf didominasi oleh fasies reef. Pada bagian utara, fasies

diganti oleh lapisan yang lebih tipis , fasies karbonat energi rendah

yang waktunya ekuivalen dengan unit Rancak. Unit klastik bagian atas

terdiri dari batupasir, batulanau dan batulempung dan shale dengan

interkalasi batubara dan sedikit batugamping. Secara keseluruhan,

anggota bawah OK menebal dan menghalus kearah cekungan. Secara

regional, kondisi regresif terjadi selama pengendapan sekuen ini.

Anggota atas OK

Anggota atas OK dicirikan oleh sekuen batugamping masif yang tebal

dengan sisipan batupasir dan batulempung. Bagian cekungan, fasies

berubah menjadi lapisan yang tipis dan fasies karbonat energi rendah

dengan dengan klastik halus yang menyelangi. Batugamping

menunjukkan fasies reef yang kuat dan ummya memiliki pori.

Umumnya, ini menunjukkan endapan dengan lingkungan pengendapan

tektonik transgresif-regresif.

5. Satuan batuan GL

Satuan batuan ini dapat dibagi ke dalam dua anggota, yaitu yang lebih tua GL

dan yang lebih mua MT. GL terdiri dari batugamping, batu lempung,

batupasir dan batulanau, dimana blok utaranya kebanyakan batulempung

dengan sedikit batupasir, batulanau dan marl. Batugamping kebanyakan

adalah paleohigh yang berasosiasi dengan fasies reef, dengan lapisan tipis,

fasies karbonat energi rendah, dan sediment klastik halus di area paleo-low.

Foraminifera yang umum adalah globigerina.

13

2.3 Tektonostratigrafi

Arah struktur dan sejarah pengendapan sedimentasi tersier pada blok madura

barat di kontrol oleh horst dan graben dengan arah NE-SW, yang merupakan hasil dari

tarikan dan wrench fault yang diakibatkan tektonik kapur akhir- tersier awal . Sesar hadir

pada awalnya selama Tersier dan berkembang menjadi sesar tumbuh normal dengan

banyak kenampakan di bagian utara blok dengan pengaruh kuat sedimentasi. Walaupun,

pada bagian Selatan blok Madura sesar normal berakhir di satuan batuan OK dan pada

satuan yang lebih muda yaitu GL, didominasi oleh sesar naik.

Terdapat tiga megasekuen tektonostratigrafi yaitu pada zaman Kapur, dan zaman

Tersier yang dibagi menjadi dua megasekuen yaitu Paleogen dan Neogen. Paleogen

dicirikan oleh ekspansi sedimen ke dalam komplek rift dengan arah W-E dan diapit oleh

paparan dengan endapan yang tipis. Sedangkan megasekuen Neogen dicirikan oleh

inversi yang mengubah bentuk cekungan.

2.4 Petroleum Sistem

Source Rock

Distribusi penyebaran batuan induk yang efektif diindikasikan oleh kehadiran

minyak dan gas di Cekungan Jawa Timur. Potensinya terdapat pada formasi Ngimbang,

Kujung dan Tuban (gambar 2.5). Ngimbang dipercaya mengandung 95% minyak dan gas

Cekungan Jawa Timur.

Model pematangan dibuat menggunakan data seismik dan log yang dapat

menerangkan sejarah terbentuknya hidrokarbon di dua bagian platform Madura Utara

yaitu Central Deep bagian NW dan cekungan Madura ke arah selatan. Pada bagian

Central Deep menunjukkan batuan induk alluvial dan lakustrin pada bagian sekuen

Ngimbang bawah yang menunjukkan kerogen tipe I dan II. Sedangkan pada bagian marin

Ngimbang atas merupakan kerogen tipe II dan III yang berumur Miosen Akhir.

Menurut Mudjiono dan Pireno (2001), hasil pemodelan pematangan pada

platform Madura utara mengindikasikan fasies aluvial dan lakustrin pada Ngimbang

bagian bawah dan merupakan sumber minyak dan gas pada area platform Madura, tapi

14

kerogen marin pada bagian atas Ngimbang juga berkontribusi. Sejarah panjang

pembentukan kerogen tipe I dan II ini berhubungan dengan sesar dan carrier bed dapur

sumber cekungan.

Reservoirs, Trap dan Seal

Target reservoir pada Platform Madura Utara adalah :

1. Klastik Ngimbang bawah

2. Karbonat Ngimbang Atas, kecuali pada bagian crest yang tidak mengalami

pengendapan dan erosi

3. Reef Kujung pada build up karbonat timur-barat sepanjang platform.

Kujung I dan II yang terbentuk di atas crest. Pada daerah ini, target ekslorasi

adalah klastik Ngimbang dan karbonat formasi Kujung dan Ngimbang bagian

Atas.

Banyak tipe perangkap yang hadir di sini. Pada batas NW dan Utara platform Madura

Utara mengalami patahan, inversi yang berasosiasi dengan sesar minor dan utama area

struktur ini. Penyebaran Platform Madura Utara juga berpotensi untuk perangkap

stratigrafi yang terbentuk oleh onlap klastik dasar Ngimbang.

Gambar 2.5 Penampang yang menunjukkan konfigurasi struktur dan distribusi

pematangan source rock (Mudjiono dan Pireno, 2001)

15

Migrasi

Migrasi hidrokarbon secara lateral ke dalam Madura Utara mengalami ekspulsi

dari source rock yang berdasarkan pada carrier bed dan sesar. Mekanisme migrasi pada

zona klastik Ngimbang bawah mengindikasikan dari utara. Zona pori pada karbonat

Ngimbang dan Kujung juga berpotensi mengalami migrasi. Sesar reservoir kujung

berhubungan dengan source rock pada Platform Madura Utara. Sesar juga penting pada

perkiraan dapur sumber ke carrier bed, dan aliran minyak dan gas ke perangkap.