LITOFASIES DAN LINGKUNGAN PENGENDAPANArea studi berada pada bagian proximal dari ramp (lereng) suatu laut dangkal. Hampir semua grainstone diendapkan di lingkungan yang dipengaruhi tidal. Sedangkan mudstone dan wackestone, cenderung diendapkan di lagoonal dangkal dan tidal flat.Dolomitisasi yang terjadi dapat digunakan sebagai petunjuk mengenai fasies pengendapan dari beberapa sayatan tipis, serta struktur sedimen yang dapat diamati di singkapan membantu interpretasi lingkungan pengendapan. Berikut ini deskripsi dan interpretasi dari litofasies yang berkembang pada Formasi Madison di area studi.

1. Dolomitized Mudstonea. Massive MudstonePada semua lokasi di area studi, massive mudstone terdapat di bagian bawah dari sikuen pengendapan, sebagian besar terdolomitisasi dan memperlihatkan porositas interkristalin (gambar 7 A,B). Mudstone ini di sebagian tempat mengandung nodul rijang dan atau rijang yang berlapis, terutama pada lokasi Owl Creek. Pengendapan fasies ini diintepretasikan terjadi pada low-energy ramp.b. Laminated MudstoneMudstone yang terdolomitisasi ini terkadang berlapis dengan lapisan grainstone. Dengan Struktur sedimen paralel laminasi, dapat diintepretasikan pada lingkungan tidal flat.2. Dolomitized Algal dan Stromatolitic FaciesBatuan stromatolit dan cryptalgal sangat banyak ditemukan pada sikuen I dan II, serta bagian bawah dari sikuen III. Pada batuan ini ditemukan struktur sedimen berupa crinkly laminated (undulasi pada skala milimeter), lapisan paralel, hingga struktur hemisperikal (gambar 7C) yang berupa stacking membentuk buildup. Rijang ditemukan dalam bentuk nodul. Vugs memiliki diameter sampe centimeter, kadang diisi kalsit yang besar sebagai semen. Vugs di tempat lain diintepretasikan sebagi nodul evaporit (Reid dan Dorobek, 1993). Buildup Algal diintepretasikan terbentuk saat accomodation space bertambah, sehingga ada ruang vertikal untuk tumbuh. Buildup tersebut berada pada bagian transgresif dari sikuen orde 3.3. Dolomitized WackestoneWackestone yang terdolomitisasi dikarakterisasikan oleh ghost of grain dan porositas moldic (gambar 7D). Seperti pada fasies algal, vugs yang berbentuk sperikal diisi oleh krital semen yang besar. Fasies ini tidak menunjukkan struktur sedimen yang jelas, tetapi diintepretasikan diendapkan pada lingkungan marin pada shallow ramp.4. Dolomitized PackstonePackstone mempunyai struktur sedimen cross-bedded hingga massive. Penampakan massive mengindikasikan bioturbasi dalam lingkungan teroksigenasi, lingkungan laut terbuka. Struktur sedimen mengindikasikan energi yang lebih tinggi di atas storm-wave base.5. Dolomitized Oolitic GrainstonePada singkapan, fasies ini memiliki ketebalan hingga 300 m sebelum bergradasi menjadi sedimen yang lebih halus. Struktur sedimen through cross-bedding dan herring-bone cross-stratification dapat diamati (gambar 7E). Sehingga dapat diintepretasikan bahwa fasies ini diendapkan pada kisaran upper shoreface hingga tidal sandbar, dan mungkin pantai. Porositas moldic sebagian besar berkembang pada bagian yang terdolomitisasi. Namun pada Owl Creek, pada bagian atas formasi di atas Gunung Lysite, porositas tidak terlalu baik, tersemenkan oleh batugamping (gambar 7F).6. Skeletal and Peloidal GrainstoneGrainstone skeletal dan peloidal pada skala singkapan berupa masiv dan berwarna kekuningan. Sebagian besar mengalami dolomitisasi, akan tetapi pada daerah Owl Creek berupa batugamping (gambar 7H). Komponen skeletal berupa cangkang brachiopod, debris echinoderm, peloid, dan butiran yang terlapiskan. Allochem sulit dikenali pada bagian yang terdolomitisasi. Lateral continuity meningkat pada sikuen bagian atas. Fasies ini diintepretasikan diendapkan di lingkungan shoreface bagian atas.7. Dolomitized Coarse Skeletal Grainstone to RudstoneRudstone skeletal sangat banyak ditemukan pada bagian atas sikuen II pada Buffalo Creek dan Gunung Lysite, yang terdiri dari butir skeletal yang bervariasi termasuk alga merah, brachiopoda, koral, dan peloid. Keberadaan koral dan alga mengindikasikan lingkungan pengendapan energi tinggi.

8. Bioclastic FloatstoneFloatstone dengan bioklastik berukuran kasar sangat umum dijumpai pada sikuen IV sebagai batugamping. Brachiopoda sangat berlimpah, juga terdapt echinodermata. Matriksnya berupa mudstone. Fasies ini diintepretasikan diendapkan di lingkungan wash-over pada lagoon.9. CalicheLapisan caliche ini dideskripsikan sebagai lapisan tipis karbonatan berwarna kemerahan, kadang berada di atas grainstone yang teramalgamasi. Pada sayatan tipis, calliche ini dikarakterisasikan oleh dense matrix dan butiran kuarsa sebagai mineral aksesoris. Tekstur konglomeratik dapat diamati (gambar 8C).10. Brecciasa. Breksi evaporite-solution: Beberapa tipe breksi dapat diamati pada Formasi Madison. Breksi ini memiliki ketebalan sekitar 30 cm, pada bagian atas batas sikuen, dan menunjukkan dolomit yang tergantikan oleh kalsit (dedolomitiasi). Breksi ini didominasi matriks kalsit yang mengelilingi pecahan dari mudstone yang terdolomitisasi. Breksi ini diintepretasikan sebagai solusi pada tahap awal dari evaporite. Larutan evaporite menyediakan kalsium untuk dedolomitisasi tersebut.b. Breksi evaporite-solution collapse: breksi monimik hingga polimik dikomposisikan oleh klastik dolomit mud dan berbagai tipe semen, dengan matriks yang jarang (gambar 8D). Breksi ini ditemukan pada sikuen III dan IV. Breksi ini diintepretasikan dibentuk karena adanya disolusi dari lapisan evaporite, sehingga lapian di atasnya mengalami runtuh. Singkapan breksi ini yang secara lateral pelamparannya cukup baik, mendukung intepretasi ini (Sonnenfield, 1996).c. Breksi Karst: Karstifikasi yang terjadi di top sikuen IV mengawali pembentukan pipa karst yang penetrasi hingga sikuen I. Breksi yang mengisi rongga karst ini terdiri dari fragmen polimik (massive mudstone, laminated mudstone, dan rijang) (gambar 8E). d. Karstifikasi ini diintepretasikan dimulai pada saat semua Formasi Madison diendapkan, sebelum dimulainya pengendapan Amsden Sandstone (Sando, 1974).

e. Breksi Tektonik: ditandai dengan fracture yang berlimpah dan zona breksiasi yang tersemenkan oleh kalsit. Breksiasi ini melimpad pada fasies mudstone pada sikuen III. Aktivitas hidrotermal berhubungan dengan thrusting saat laramide orogeny, saat fluida panas dari bagian yang lebih dalam bermigrasi melalui bidang sesar anjak, kemudian menginvasi formasi secara masif.

gambar 7. (A) Sucrosic dolostone dengan porositas interkristalin (B) Mudstone yang terdolomitisasi dengan fracture yang terisi bitumen (C) Fasies stromatolit yang terdolomitisasi (D) Wackestone hingga packestone dengan relic peloid yang terdolomitisasi (E) Grainstone oolitic dengan herringbone cross-bedding (F) Grainstone ooid sebagai batugamping (G) Grainstone yang mengalami Dolomitisasi Fabric-destructive (H) Grainstone skeletal-peloidal sebagai kalsit dengan cangkang foraminifera bentik.

gambar 8. Grainstone skeletal yang terdolomitisasi,, terdiri dari debris alga merah (B) Grainstone dengan cangkang brachiopoda (C) Konglomerat caliche yang terdolomitisasi (D) Evaporite solution collapse breccia (E) Breksi Karst yang terakumulasi pada lantai guaSEQUENCE ARCHITECTURESikuen Pengendapan Orde 3Sikuen pengendapan orde 3 dapat dibagi empat berdasarkan tren fasies high frequency cycle berubah tiba-tiba, dan bukti bahwa ada ekspos ke permukaan (gambar 9). Batas sikuen ditandai dengan kehadiran caliche dan microkarst, termasuk breksi soluion-collapse. Di atas batas sikuen I dan II, high frequency depositional cycle dapat dibedakan dengan adanya transgressive-regressive cycle yang penyebaran lateralnya sangat ekstensif dengan transgressive mudstone dan stromatolit, dan di bagian atasnya regresive grainstone yang tipis. Dasar dari penarikan batas-batas sikuen:a. Adanya bukti dari tersingkapnya batuan pada dasar dari high frequency cycle ini, akan tetapi tidak ditemukan pada bagian atasnya.

b. High-frequency cycle terdiri dari grainstone yang teramalgamasi, yang pada cycle ini sangat tebal. Oleh karena itu, hal ini dapat diintepretasikan bahwa cycle sebagai event pengendapan pertama di saat kenaikan muka air laut pada setiap sikuennya. Gamma peaks berhubungan dengan flooding surfaces pada sikuen II dan III.Sikuen I semakin menebal ke arah barat (15 hingga 26 m), sedangkan sikuen II tidak terlalu signifikan penebalannya (19 hingga 21 m). Kedua sikuen ini menunjukkan perubahan fasies dari dominasi mudstone dan wackestone, hingga menjadi cross-bedded grainstone (gambar 10). Mudstone dan wackestone ditempatkan sebagai bagian yang transgresif, sedangkan grainstone diintepretasikan diendapkan pada waktu muka air laut highstand. Ekspos ke permukaan ditandai dengan adanya microkarst, sementasi dari jejak-jejak caliche, dan atau berwarna kemerahan.Ketebalan sikuen III sekitar 34 hingga 38 meter. Fasies pada sikuen ini sangat berbeda dengan sikuen di bawahnya. Pada bagian alasnya, grainstone hadir yang mengindikasikan kondisi high-energy pada waktu flooding, akan tetap secara umum sikuen terdiri dari mudstone hingga wackestone dengan nodul rijanng dan debris crinoid. Dedolomitisasi dan solusi rongga banyak ditemukan. Sikuen III banyak mengalami breksiasi, dengan yang paling dominan breksi yang berhubungan dengan fracturing hydrothermal saat thrusting. Perbedaan fasies diantara sikuen II dan III mengindikasikan perubahan makin ke seaward dari grainstone pada sikuen III. Indikasi tersebut dapat memberikan informasi bahwa grainstone yang diendapkan pada bagian bawah dari sikuen III diendapkan pada saat penurunan muka air laut dan lowstand.Sikuen IV menunjukkan kisaran tebalan dari 23 m hingga 50 m. Pada umumnya unit regresif diindikaikan hadirnya grainstone yang tebal. Batas bagian atas adalah horizon yang terekspos dengan gua karst yang berkembang hingga 100 m ke bagian bawah formasi. Breksi ini mempunyai komponen polimik.gambar 9. Korelasi regional dari Formasi Madison (Sikuen I-IV). Grainstone sedikit menebal ke arah barat, membentuk kontinuitas secara lateral dengan membentuk persilangan dengan mudstone, menghasilkan reservoir yang homogen secara lateral.

gambar 10. Korelasi sikuen I dan III dan porositas dari Sumur Madden.High-Frequency Depositional Cycle (Genetic Unit)

Skala meter, high frequency cycle merupakan unit genetik dasar yang membuat framework reservoir pada Formasi Madison. Genetik ini merupakan rekaman sedimentasi dari suatu siklus pembentukan ruang akomodasi (Homewood et. al. 1992). Sebuah hemicycle transgresif dan regresif dapat diamati pada setiap unit genesa (gambar 11). Hemicycle yang transgresif didominasi oleh endapan tidal-flat (laminated mudstone dan wackestone dan subtidal (stromatolit), sedangkan bagian yang regresif dikarakterisasikan oleh high-energy carbonate sand shoal facies (gambar 11). Keberadaan solitary coral diintepretasikan sebagai fase berubahnya dari transgresif ke regresif saat maximum water depth. Pada bagian atas dari sikuen I dan II, cycle terdiri dari lapisan grainstone yang teramalgamasi, dan batas cycle dibatasi microkarst atau warna kemerahan indikasi adanya penyingkapan.Jadi, pada Formasi Madison, fasies dapat dibagi berdasarkan tren transgresif-regresif pada tiga skala:a. High-frequency Cycleb. Empat sikuen orde tiga

c. Supersikuen

Kontinuitas Lateral dan Vertikal

Pada skala singkapan, Formasi Madison memperlihatkan pola bedding yang sejajar, dengan ketebalan yang relatif konstan baik pada skala sikuen orde tiga, dan high frequency cycle. High frequency cycle pada awal fase transgresif sangat baik kontinuitasnya, serta dapat dikorelasikan pada semua singkapan. Di atas Maximum Flooding zone dari sikuen orde 3, kontinuitas lateral berkurang, dan mudstone dan wackestone, buildup stromatolit, dan grainstone saling menyilang.Pembagian fasies di dalam unit genesa dan sikuen berpengaruh kepada heterogenitas vertikal di dalam formasi. Interval mudstone di dalam fase transgresif dari cycle dan sikuen secara umum mempunyai porositas yang lebih rendah daripada grainstone yang menjadi bagian yang regresif (gambar 10). Unit genesa secara umum merupakan flow unit, akan tetapi pada interval yang regresif pada Formasi Madison, unit genesa yang didominasi grainstone teramalgamasi membentuk interval porositas tinggi yang tebal. hasilnya, seluruh bagian regresif dari dua sikuen yang paling bawah merupakan flow unit, daripada unit genesanya. Heterogenitas lain yang dibentuk dihasilkan oleh proses diagenesis dan event tektonik yang akan dibahas kemudian.

gambar 11. (A) Model umum dari unit genesa dengan siklus transgressive dan regressive (B) Contoh dari siklus pengendapan di Buffalo Creek.PembahasanPorositas di dalam dolomit Formasi Madison merupakan kombinasi dari porositas moldic yang menghasilkan porositas yang baik bersama porositas interkristalin, menyediakan konektivitas di antara pori yang besar. Porositas yang paling tinggi ditemukan pada sucrosic dolomite dengan porositas interkristalin (gambar 15).Porositas di dalam singkapan, core dangkal, dan core dalam, memperlihatkan tren yang sama di dalam kolom stratigrafi dan diagram porositas dan permeabilitas (gambar 10,15). Secara umum, distribusi porositas memperlihatkan hubungan dengan arsitektur sikuen stratigrafi dengan komponen diagenetik. Sikuen I hingga III yang terdolomitisasi mempunyai porositas yang baik, dan sikuen IV yang mengandung banyak kalsit mempunyai porositas yang tidak baik dan dapat berfungsi menjadi seal. Porositas yang paling tinggi pada sikuen I dan II terdapat pada packstone dan grainstone. batas sikuen, mempunyai porositas yang lebih kecil.Porositas paling tinggi berada pada sikuen III. Akan tetapi pada interval ini, tidak dapat dikorelasikan pada data sumur, diduga diakibatkan karena adanya breksiasi yang intensif pada sikuen III. Fracturing yang terjadi berkontribusi terhadap laju aliran yang tinggi pada beberapa area, disebabkan karena meningkatnya flow vertikal akibat fracture yang ada (Lorenz et al. 1997). Nilai isotop stabil yang ringan menunjukkan bahwa tipe fracturing berhubungan dengan breksiasi hidrotermal, menghasilkan breksi dolomit monomik dengan semen kalsit yang mengelilingi klastik.Faktor yang Mengontrol Permeabilitas dan PorositasTerdapat tren secara general (koefisien korelasi; r2 = 0,409) permeabililtas yang lebih tinggi seiring peningkatan porositas, walaupun ada beberapa variabilitas (gambar 15). Korelasi merefleksikan bahwa reservoir dikomposisikan oleh sucrosic dolomite dengan porositas interkristalin yang terkoneksi, bukan batugamping, porositas tidak efektif mungkin membuat korelasi menjadi kurang baik.Berikut beberapa faktor yang mengonrtol hubungan permeabilitas dan porositas:

a. Sedimen terdahulu (precursor sediment) : Struktur pori secara umum berhubungan dengan sedimen yang terbentuk sebelumnya. Sehingga plot dari frekuensi grainstone

gambar 15. Plot hubungan porositas dan permeabilitas pada Lapangan Madden.yang terdolomitisasi menunjukkan tren nilai porositas yang lebih tinggi dari pada mudstone yang terdolomitisasi (gambar 16).b. Mineralogi: nilai porositas dan permeabilitas yang paling tinggi dapat diobservasi pada grainstone yang terdolomitisasi di sikuen I dan II dan di sucrosic dolomite pada sikuen III. Sedangkan batugamping pada sikuen IV mempunyai porositas dan permeabilitas yang rendah. Dengan menggunakan porositas 5% dan permeabilitas 0.01 md, 95% dari sampel di sikuen IV ini menunjukkan nonreservoir, kontras dengan 47% dari sampel dolomit sikuen I-III yang menunjukkan kualitas reservoir baik.gambar 16. Porositas di dalam mudstone yang terdolomitisasi. Grainsstone yang terdolomitisasi memperlihatkan sedikit porositas yang lebih tinggi daripada mudstone yang terdolomitisasi.

c. Struktur pori: Dolomit yang porous, menunjukkan porositas dan permeabilitas paling tinggi serta hubungan yang baik sebagai hasil dari struktur pori yang terhubung. Batugamping yang tight tidak berkontribusi terhadap porositas dan permeabilitas efektif karena mempunyai pori yang terisolasi.

d. Ukuran kristal dolomit: Pada Formasi Madison, porositas dan permeabilitas tidak berhubungan secara langsung dengan ukuran kristal dolomit (gambar 17). Hal ini kemungkinan disebabkan oleh sementasi setelah dolomitisasi yang iregular.e. Semen Kalsit: Variabilitas di dalam porositas vs permeabilitas yang terbesar disebabkan oleh adanya pengisian pore throat oleh semen kalsit.

f. Fracture: Beberapa plot sampe di dalam area yang rendah porositas dan permeabilitas, menunjukkan bahwa sampel fractured. Microfracture juga dapat diamati melalui pengamatan SEM.

gambar 17. Plot porositas dan permeabilitas yang terdiri dari dolomit unimodal. Ukuran kristal digambarkan dengan simbol.Flow Barrier dan Kompartemen

Tiga flow unit dapat diidentifikasi pada Formasi Madison (Hawkins, 1998). Flow unit ini sepertinya berhubungan dengan sikuen orde III, daripada high-frequency cycle (gambar 18). Pada Sikuen I dan II, bagian yang regresif, yaitu grainstone mempunyai kualitas reservoir yang baik. Sikuen III yang terdiri dari fasies yang homogen, porositasnya tidak dapat diprediksi akibat breksiasi hidrotermal dan adanya sementasi kalsit.Batugamping dari sikuen IV menunjukkan secara umum porositas yang rendah, dan breksiasi hidrotermal menunjukkan efek yang sedikit di dalam sikuen ini. Pada skala yang besar, sikuen IV merupakan penghalang aliran pada bagian atas Formasi Madison. Batas sikuen yang berkaitan dengan fitur tersingkapnya batuan berfungsi sebagai flow barrier pada skala tertentu, akan tetapi tidak mengisolasi flow unit seluruhnya.

gambar 18. (A) Elemen yang membuat heterogenitas di Formasi Madison. (B) Distribusi skematik dari heterogenitas reservoir di Formasi Madison.