Seperti halnya beberapa cekungan di Asia Tenggara lainnya, half graben terbentuk selama Eosen sebagai akibat dari fase ekstensional atau pemekaran regional (Allen dan Chambers, 1998). Pemekaran ini merupakan manifestasi tumbukan sub lempeng Benua India dengan lempeng Benua Asia yang memacu pemekaran di sepanjang rangkaian strike-slip fault dengan arah baratlaut-tenggara (NW-SE) yang merupakan reaktifasi struktur sebelumnya, yaitu sesar Adang- Lupar dan sesar Mangka.
Cekungan ini mulai terisi endapan sedimen transgresif pada kala Eosen Akhir hingga Oligosen. Kemudian diikuti oleh sekuen regresif pada kala Miosen Awal yang merupakan inisiasi kompleks Delta Mahakam saat ini. Proses progadasi Delta Mahakam meningkat dengan sangat signifikan pada kala Miosen Tengah, yaitu ketika tinggian Kuching di bagian Barat terangkat dan inversi pertama terjadi. Progradasi tersebut masih berlangsung hingga saat ini. Inversi Kedua terjadi pada masa Mio-Pliosen, ketika bagian lempeng Sula-Banggai menabrak Sulawesi dan menghasilkan mega shear Palu-Koro.
Pembentukan dan perkembangan struktur utama yang mengontrol sub Cekungan Kutai Bawah erat kaitannya dengan proses tektonik Inversi Kedua, yaitu struktur-struktur geologi dengan pola kelurusan arah timurlaut-baratdaya (NNE-SSW). Menurut Allen dan Chambers, (1998) pola ini dapat terlihat pada struktur umum yang tersingkap di Cekungan Kutai saat ini, yaitu berupa jalur sesar-sesar anjakan dan kompleks rangkaian antiklin /antiklinorium.
Perkembangan struktur lainnya adalah pola kelurusan berarah baratlauttenggara (NW-SE), berupa sesar-sesar normal yang merupakan manifestasi pelepasan gaya utama yang terbentuk sebelumnya. Sesar-sesar ini terutama berada di bagian utara cekungan, memotong sedimen berumur Miosen Tengah dan bagian lain yang berumur lebih tua.
Tatanan tectonic cekungan kutai dapat diringkas sebagai berikut :
Awal Synrift (Paleosen ke Awal Eosen): Sedimen tahap ini terdiri dari sedimen aluvial mengisi topografi NE-SW dan NNE-SSW hasil dari trend rifting di Cekungan Kutai darat. Mereka menimpa di atas basemen kompresi Kapur akhir sampai awal Tersier berupa laut dalam sekuen.
Akhir Synrift (Tengah sampai Akhir Eosen): Selama periode ini, sebuah transgresi besar terjadi di Cekungan Kutai, sebagian terkait dengan rifting di Selat Makassar, dan terakumulasinya shale bathial sisipan sand .
Awal Postrift (Oligosen ke Awal Miosen): Selama periode ini, kondisi bathial terus mendominasi dan beberapa ribu meter didominasi oleh akumulasi shale. Di daerah structural shallow area platform karbonat berkembang
Akhir Postrift (Miosen Tengah ke Kuarter): Dari Miosen Tengah dan seterusnya sequence delta prograded secara major berkembang terus ke laut dalam Selat Makassar, membentuk sequence Delta Mahakam, yang merupakan bagian utama pembawa hidrokarbon pada cekungan. Berbagai jenis pengendapan delta on – dan offshore berkembang pada formasi Balikpapan dan Kampungbaru, termasuk juga fasies slope laut dalam dan fasies dasar cekungan. Dan juga hadir batuan induk dan reservoir yang sangat baik dengan interbedded sealing shale. Setelah periode ini, proses erosi ulang sangat besar terjadi pada bagian sekuen Kutai synrift.
2. Cekungan Tarakan
Cekungan Tarakan, sesuai namanya berada di sekitar Pulau Tarakan. Pulau Tersebut secara geografis terletak di daerah Tarakan, dan Sekitarnya, Provinsi Kalimantan Timur, sekitar 240 km arah Utara – Timur Laut dari Balikpapan. Secara geologis pulau ini terletak di bagian tengah dari Cekungan Tarakan yang merupakan bagian dari NE Kalimantan Basin (Gambar 1).
Pada dasarnya, wilayahnya Cekungan NE Kalimantan terbagi menjadi 4 grup Sub cekungan: Sub Cekungan Tidung, Sub Cekungan Berau, Sub Cekungan Muara, dan Sub Cekungan Tarakan.
Cekungan Tarakan berada pada bagian Utara dari Pulau Kalimantan.Luasnya mencapai 68.000 km2. Secara umum, bagian Utara dari cekungan ini dibatasi oleh
paparan Mangkaliat, di bagian Timur dibatasi oleh Laut Sulawesi dan dibagian Barat dibatasi oleh Central Range Complex.
Cekungan Tarakan dapat dibagi menjadi beberapa sub-cekungan (Gambar2) yaitu :
1. Sub Cekungan Tidung
Sub Cekungan ini terletak paling utara dan berada di darat meluas ke Sabah dan berkembang pada kala Eosen Akhir sampai Miosen Tengah. Dipisahkan dari anak Cekungan Berau disebelah selatannya oleh Punggungan Latong. Terpisah dari Tarakan oleh Paparan Sebuku, antiklin dan sesar naik berarah barat laut di sepanjang pantai dan dibatasi oleh sesar datar mengiri di Sempoa utara.
2. Sub Cekungan Tarakan
Sub Cekungan ini berkembang terutama pada daerah lepas pantai yang diisi oleh endapan klastik tebal Plio-Pleistosen dengan pusat pengendapan disekitar Pulau Bunyu dan Tarakan serta telah mengalami pinchout dan onlap ke arah barat
dan selatan.
3. Sub Cekungan Muara
Sub Cekungan ini terletak di lepas pantai Tinggian Mangkalihat. Mempunyai pusat pengendapan paling selatan, berkembang di lepas pantai. Dibatasi oleh sesar-sesar mendatar sejajar berarah barat laut, sesar Mangkalihat dan Maratua, sedimen-sedimen retakan dan passive margin, serta strukturisasi karbonat Oligosen-Recent pada bagian
postrift, yang merupakan batuan induk pada umur Eosen.
4. Sub Cekungan Berau
Sub Cekungan Berau terletak dibagian paling selatan Cekungan Tarakan yang berkembang dari Eosen sampai Miosen dan mempunyai sejarah pengendapan yang sama dengan Sub Cekungan Tidung. Struktur yang dominan yang terdapat di pulau Tarakan ini adalah patahan normal berarah Barat Laut hingga Utara dengan bidang patahan miring ke Timur. Sebagian dari patahan ini merupakan patahan tumbuh (growth fault) dengan antiklin (roll over).
Gambar 2. Sub Cekungan Tarakan (Tossin dan Kodir, 1996)
TEKTONIK
Cekungan Tarakan memiliki variasi sesar, elemen struktur dan trend. Sejarah tektonik cekungan Tarakan diawali denganfase ekstensi sejak Eosen Tengah yang membentuk wrench fault dengan arah NW – SE serta berpengaruh pada proses perekahan selat Makasar yang berhenti pada Miosen Awal. Fase tektonik awal ini merupakan fase pembukaan cekungan ke arah timur yang diindikasikan dengan adanya enechelon block faulting yang memiliki slope ke arah timur (Gambar 3).
Dari Miosen Tengah hingga Pliosen merupakan kondisi yang lebih stabil dimana terendapkan sedimen dengan lingkungan delta yang menyebar dari beberapa sistem pola penyaluran dari barat ke timur. Contoh sungai yang memiliki hilir di daerah ini yaitu sungai Proto-Kayan, Sesayap, Sembakung dan beberapa lainnya. Pada fase ini cekungan mengalami subsidence akibat gravitasi beban dari endapan delta yang semakin banyak, sehingga terbentuk sesar listrik. Pertumbuhan struktur sesar disini mengindikasikan bahwa terjadi proses penyebaran endapan delta ke arah barat yang menjadi lebih sedikit dan mulai terendapkan karbonat. Pada bagian cekungan yang
mengarah ke timur tersusun atas endapan delta yang tebal, yang berasosiasi dengan sesar normal syngenetik (sesar normal yang terbentuk bersamaan dengan pengendapan).
Fase akhir tektonik pada cekungan ini yaitu proses kompresi yang terjadi pada Plio – Pleistosen Akhir akibat dari kolisi lempeng Filipina dengan lempeng Borneo / Kalimantan Timur. Hal ini mengaktifkan kembali struktur yang telah ada dan membalikkan arah beberapa patahan gravitasional. Akan tetapi gaya yang lebih kuat berada pada bagian utara cekungan dimana endapan Miosen dan Plosen menjadi terlipat dan terpatahkan dengan arah NW – SE hingga WNE – ESE. Pada bagian timur cekungan, fase kompresi ini membentuk struktur yang tinggi karena material endapan bersifat plastis sehingga membentuk antiklin Bunyu dan Tarakan.
Dari fase tektonik tersebut dipercaya bahwa deformasi yang terbentuk sejak awal proses tektonik merupakan pengontrol utama pembentukan cebakan hidrokarbon di cekungan Tarakan.
Gambar 3. Tatanan Tektonik Cekungan Tarakan (Modifkasi BEICIP,1985)