KONDISI GEOLOGI DAN POTENSI HIDROKARBON SERTA SISTEM PETROLEUM PADA CEKUNGAN SUMATRA UTARA
Magdalena Agustini D.U 21100110110009
Teknik Geologi Universitas Diponegoro, Semarang
INTI SARI
Cekungan Sumatera Utara terbentuk selama Tersier (Oligosen Awal), pada lempeng Eurasia atau Paparan Sunda yang merupakan bagian dari Back-arc Basin lempeng Sunda yang meliputi jalur yang terbentang dari Medan sampai Banda Aceh. Stratigrafi regional Cekungan Sumtra Utara dari tua ke muda yaitu Formasi Parapat, Formasi Bampo, Formasi Belumai, Formasi Baong, Formasi Keutapang, Formasi Seurula, Formasi Julu Rayeu,Vulkanik Toba, dan Alluvial. Sistem Petroleum Cekungan Sumatra Utara terdiri dari Serpih Baong bagian bawah, Serpih Bampo, Serpih Peutu dan Belumai sangat potensial sebagai reservoir. Reservoir yang memproduksi hidrokarbon di Cekungan Sumatera Utara, seperti batuan karbonat Miosen pada Formasi Peutu dan Formasi Boang. Namun hanya Batupasir Sembilan dan Sungai Besitang yang memiliki nilai ekonomis. Serpih Bampo menjadi penyekat yang efektif bagi reservoir klastik berumur Oligosen (Formasi Parapat) dan reservoir batuan dasar. Migrasi hidrokarbon di Cekungan Sumatera utara berasal dari tiga kitchen utama, seperti Tamiang Deep, Pase Deep dan Lhok Sukon Deep. Mekanisme pemerangkapan di Cekungan Sumatera Utara terdiri dari perangkap struktur, perangkap stratigrafi dan kombinasi keduanya.
Keywords: Cekungan Sumatra Utara, Back Arc Basin, Petroleum System, Potensi Hidrokarbon
PENDAHULUAN
Bagian barat Indonesia memiliki sekitar 22 cekungan yang telah berproduksi, sedangkan bagian timur sekitar 38 cekungan sedimen yang masih berada pada tahap eksplorasi.
Cekungan-cekungan di Indonesia wilayah barat yang terletak pada bagian
Back-arc Basin Lempeng Sunda (Eurasia),
meliputi cekungan Sumatera Utara,
cekungan Sumatera Tengah, cekungan Sumatera Selatan, cekungan Sunda-Asri, Cekungan Utara Jawa, Cekungan Jawa Timur, Cekungan Barito, Cekungan Kutai, Cekungan Tarakan, Cekungan Natuna Barat, dan Cekungan Natuna Timur.
Cekungan-cekungan sedimen pada wilayah Barat terbentuk pada akhir kala Eosen dimana terjadi proses pelebaran
cekungan yang diisi material sedimen lakustrin dan fluvial. Proses transgresi
terjadi pada Middle Oligosen-Middle
Miosen, yang terisi material-material fluvial, tertimbun sedimen delta dan karbonat pada kala Oligosen akhir - Miosen awal. Lalu
terbentuk lapisan perangkap pada
pertengahan kala Miosen, di mana proses transgresi maksimum. Di akhir kala Miosen -Pliosen, mulai terbentuk struktur-struktur kompresi, akibat adanya desakan gaya
tektonik dari lempeng Indo-Australia
terhadap lempeng sunda (Eurasia).
DASAR TEORI
Minyakbumi adalah cairan kental, berwarna coklat gelap, kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi.
Petroleum system adalah suatu sistem dasar yang digunakan untuk mengetahui
keberadaan hidrokarbon di bawah
permukaan.
1. Source Rock (Batuan Induk)
Adalah batuan dimana minyak dan gas bumi terbentuk. Umumnya berupa shale atau clay yang tebal dan mengandung material organik. Shale dan clay terdapat 80% dari keseluruhan batuan sedimen di
bumi. Meskipun demikian jumlah
material organik yang terkandung hanya 1% - 2% saja.
2. Reservoir Rock (Batuan Reservoir) Adalah batuan dimana minyakbumi dan atau gasbumi dapat mengalir ke atau di dalamnya karena sifat batuannya yang
berporous (dan permeable), seperti
batupasir atau batuan karbonat.
3. Trap (Perangkap)
Adalah tempat dimana minyak dan gasbumi terperangkap, setelah bergerak / berpindah dari source rock. Perangkap ini berupa structural trap dari suatu bentuk antiklin, Dome, sesar, dan stratigraphy trap, seperti sand channel, sand bar, dsb.
4. Migrasi
Adalah berpindahnya minyak dan
gasbumi dari sumbernya ke posisi perangkap melalui batuan permeable atau rekahan akibat adanya sesar. Dari jumlah hidrokarbon yang terbentuk hanya 1% saja yang bermigrasi dan terperangkap, sisanya hilang ke permukaan bumi.
Gambar 1.1 Pemodelan adanya migrasi minyak dan gas bumi bawah permukaan
5. Seal / Cap Rock (Batuan Penutup) Adalah batuan impermeable yang terletak diatas reservoir, sehingga hidrokarbon tidak akan keluar dari perangkap. Batuan impermeable ini berfungsi sebagai seal, contohnya shale dan karbonat massif. Sesar dapat pula berfungsi sebagai seal bila sesar tersebut diisi oleh endapan mineral yang terjadi secara kimiawi.
PEMBAHASAN
1. Kondisi geologi Cekungan Sumatra Utara
Cekungan Sumatera Utara adalah salah satu dari tiga cekungan busur belakang yang terbentuk selama Tersier (Oligosen Awal), pada lempeng Eurasia
atau Paparan Sunda (Sastromihardjo,
1988). Tektonik ekstensional
mendominasi sejarah Cekungan Sumatera di awal Tersier dan membentuk struktur
tinggian dan rendahan, membentuk
perangkap dan tempat tumbuhnya
terumbu sebagai daerah kitchen. Tektonik
kedua adalah kompresional yang juga membentuk perangkap sebagai struktur inversi.
Daerah ini merupakan bagian dari
Back-arc Basin lempeng Sunda yang meliputi jalur yang terbentang dari Medan sampai Banda Aceh. Di sebelah barat jalur ini dibatasi oleh singkapan-singkapan pra-Tersier. Dapat dikatakan bahwa lempung hitam (black clay) dan batupasir bermika (micaceous sandstone), mungkin merupakan pengendapan non-marin. Transgresi baru dimulai dengan
batupasir Peunulin atau batupasir
Belumai, yang tertindih oleh Formasi Telaga. Formasi regresi diwakili oleh Formasi Keutapang dan Formasi Seureula yang merupakan lapisan resevoir utama.
Daerah cekungan ini terdiri dari
cekungan yang dikendalikan patahan batuan dasar. Semua cekungan tersebut adalah pendalaman Paseh (Paseh deep). Di sini juga letak dearah terangkat blok Arun, yang dibatasi patahan berarah utara-selatan.
Gambar Error! No text of specified style in
document..2 Litostratigrafi Sumatera
Utara (Kamioli dan Naim, 1973, Mulhadiono, 1975, Cameron dkk., 1980).
Cekungan Paseh membuka ke arah utara ke lepas pantai, ke sebelah selatan tempat depresi Tamiang dan depresi Medan. Di antara kedua depresi tersebut terdapat daerah tinggi, dan di sana Formasi Peunulin / Telaga / Belumai langsung menutupi batuan dasar. Minyak
ditemui pada formasi ini (Diski,
Batumandi), lebih ke selatan lagi terdapat depresi Siantara dan daerah cekungan dibatasi lengkung Asahan dari cekungan Sumatera Tengah. Struktur cekungan Sumatera Utara diwakili berbagai lipatan yang yang membujur barat laut-tenggara yang diikuti sesar naik. Di sini diketahui bagian barat relatif naik terhadap bagian timur. Perlipatan terjadi di Plio-Plistosen.
2. Stratigrafi Cekungan Sumatra Utara
Proses tektonik cekungan telah membuat stratigrafi regional cekungan Sumatera Utara dengan urutan dari tua ke muda adalah sebagai berikut :
1. Formasi Parapat
Formasi Parapat dengan komposisi
batupasir berbutir kasar dan
konglomerat di bagian bawah, serta sisipan serpih yang diendapkan secara tidak selaras. Secara regional,
bagian bawah Formasi Parapat
diendapkan pada lingkungan laut dangkal dengan fosil Nummulites di Aceh. Formasi ini berumur Oligosen.
2. Formasi Bampo
Formasi Bampo komposisi utama adalah serpih hitam dan tidak
berlapis, umumnya berasosiasi
dengan pirit dan gamping. Lapisan
tipis batugamping, ataupun
batulempung berkarbonatan dan
mikaan sering dijumpai. Formasi ini miskin fosil, sesuai lingkungan pengendapannya yang tertutup atau dalam kondisi reduksi (euxinic). Formasi ini berumur Oligosen atas sampai Miosen bawah. Ketebalan formasi berkisar antara 100 – 2400 meter.
3. Formasi Belumai
Pada timur cekungan berkembang Formasi Belumai identik dengan
formasi Peutu yang hanya
berkembang di cekungan bagian barat dan tengah. Terdiri dari batupasir glaukonit berselang –
seling dengan serpih dan
batugamping. Di daerah Formasi Arun bagian atas berkembang lapisan batupasir kalkarenit dan kalsilutit dengan selingan serpih. Formasi Belumai selaras diatas Formasi Bampo dan selaras dengan Formasi Baong, ketebalan 200 – 700 meter. Lingkungan pengendapan Formasi ini adalah laut dangkal sampai neritik yang berumur Miosen awal.
Formasi Baong terdiri batulempung abu-abu kehijauan, napalan, lanauan,
pasiran. Umumnya kaya
fosil Orbulina sp, dan diselingi
lapisan tipis pasir halus serpihan. Di
daerah Langkat Aru beberapa
selingan batupasir glaukonitan serta batugampingan pada bagian tengah.
Formasi ini dinamakan Besitang
River Sand dan Sembilan sand yang
keduanya reservoir produktif
berumur Miosen Tengah hingga atas.
5. Formasi Keutapang
Formasi Keutapang tersusun selang-seling antara serpih, batulempung, beberapa sisipan batugampingan dan batupasir berlapis tebal terdiri atas kuarsa pyrite, sedikit mika, dan karbonan terdapat pada bagian atas
dijumpai hidrokarbon. Ketebalan
formasi ini 404–1534 meter. Formasi Keutapang merupakan awal siklus regresi dari sedimen dalam cekungan Sumatera Utara yang terendapkan dalam lingkungan delta sampai laut dalam sampai Miosen akhir.
6. Formasi Seurula
Formasi ini agak susah dipisahkan dari Formasi Keutapang dibawahnya.
Formasi Seurula merupakan
kelanjutan facies regresi, dengan litologinya batupasir, serpih dan
dominan batulempung.
Dibandingkan dengan Formasi
Keutapang, Formasi Seurula berbutir
lebih kasar banyak ditemukan
pecahan cangkang moluska dan
foraminifera planktonik lebih
banyak. Ketebalan Formasi ini 397 – 720 meter. Formasi ini diendapkan
dalam lingkungan bersifat laut
selama awal Pliosen.
7. Formasi Julu Rayeu
Merupakan formasi teratas dari siklus endapan laut di cekungan
Sumatera Utara. Litologinya
batupasir halus - kasar, batulempung dengan mika, dan pecahan cangkang
moluska. Ketebalannya 1400 meter,
lingkungan pengendapan laut
dangkal pada akhir Pliosen -
Plistosen.
8. Vulkanik Toba
Merupakan tufa hasil kegiatan
vukanisme Toba yang berlangsung pada Plio-Plistosen. Litologinya tufa
dan endapan-endapan kontinen
seperti kerakal, pasir dan lempung. Tufa toba diendapkan tidak selaras diatas formasi Julu Rayeu. Ketebalan lapisan ini 150 – 200 meter berumur Plistosen.
9. Alluvial
Satuan terdiri dari endapan sungai (pasir, kerikil, batugamping dan batulempung) dan endapan pantai
yaitu, pasir sampai lumpur.
Ketebalannya mencapai 20 meter. 3. Sistem Petroleum Cekungan Sumatra
Utara
a. Batuan Induk dan Kematangan
Serpih Baong bagian bawah memiliki potensi buruk sampai baik dengan TOC 1,07% dan mayoritas tipe
kerogennya sapropelik dan humic,
diendapkan pada lingkungan laut. Data
Geokimia mengindikasikan secara
umum mengalami kematangan termal untuk membentuk hidrokarbon. Serpih Bampo memiliki potensi batuan induk yang baik di cekungan ini (Kingstone,
1978). Serpih ini euxinic dan kaya
akan material organik yang
diendapkan di lingkungan lakustrin. Serpih Peutu dan Belumai merupakan batuan induk yang potensial di Cekungan Sumatera Utara dengan TOC 0,52% – 1,62% dan rata-rata 0,84%. Tipe utama kerogen dari serpih Peutu adalah serpih yang cenderung menghasilkan minyak.
Serpih dari Formasi Bampo adalah batuan induk yang diendapkan di
lingkungan lakustrin selama tahap
batuan induk tahap post-rift yang diendapkan di lingkungan laut.
Tipe kerogen dominan dari serpih Baong adalah tipe III yang sangat kaya akan gas (Indeks Hidrogen < 200), yang semakin ke dalam, Indeks Hidrogen (IH) cenderung semakin mengecil dan tidak potensial (Peter and Cassa, 1994).
b. Reservoir
Reservoir yang memproduksi
hidrokarbon di Cekungan Sumatera Utara, seperti batuan karbonat Miosen
yang tumbuh sebagai terumbu
(Batugamping Arun/Malaka) pada
Formasi Peutu.
Hanya Batupasir Sembilan dan Sungai
Besitang yang memiliki nilai
ekonomis, dimana keduanya
menghasilkan hidrokarbon di
Lapangan Sungai dan Besitang.
Menurut Mulhadiono (1982),
diendapkan oleh arus turbidit, dan sumber endapan berasal dari Bukit
Barisan (arah baratdaya) dan Sunda
Shield (arah timur) dan dibagian tenggara area ini, lapisan yang ekivalen dengan MBS diendapkan oleh mekanisme arus turbidit dengan sumber material pengendapan berasal
dari Bukit Barisan
(Pertamina-BEICIP, 1985).
Batupasir Baong bagian bawah
terbentuk di Selat Malaka berdekatan
dengan Sunda Shield, sebagai sumber
material pengendapan. Batupasir
kuarsa yang heterogen, argillaceous,
sangat halus sampai sangat kasar,
menyudut tanggung sampai
membundar tanggung, terpilah buruk
sampai baik, glaukonitik, friable serta
tersementasi dengan baik yang
potensial menjadi reservoir.
c. Penyekat
Serpih Bampo menjadi penyekat yang efektif bagi reservoir klastik berumur
Oligosen (Formasi Parapat) dan
reservoir batuan dasar. Serpih Baong
bagian bawah menjadi penyekat bagi batuan karbonat Peutu. Serpih Baong bagian atas terbukti sebagai penyekat atas dari cebakan struktur pada reservoir MBS baik yang terbentuk di
daratan maupun lepas pantai
Cekungan Sumatera Utara. Di Kuala Langsa terbentuk kolom hidrokarbon setebal 377 m, 305 m kolom gas di Arun dan 410 m kolom minyak dan gas di Paluh Tabuhan Barat.
Serpih ini di dalam formasi sebagai penyekat di bagian atas Formasi Keutapang dan Seureula.
d. Migrasi dan Pengisian
Pemodelan cekungan mengindikasikan bahwa hampir seluruh Cekungan Sumatera Utara membentuk gas secara
termal dari kitchen saat syn-rift.
Berdasarkan Reeves dan Sulaeman
(1995), migrasi hidrokarbon di
Cekungan Sumatera utara berasal dari
tiga kitchen utama, seperti Tamiang
Deep, Pase Deep dan Lhok Sukon
Deep.
e. Perangkap
Mekanisme pemerangkapan di
Cekungan Sumatera Utara terdiri dari
perangkap struktur, perangkap
stratigrafi dan kombinasi keduanya. Di Paparan Malaka dan di kemiringan
cekungan, perangkap terumbu build up
terbentuk sangat baik di karbonat Peutu, terutama di blok milik Exxon Mobil NSO dan Blok Pase. Perangkap struktur juga terbentuk sangat baik
sebagai roll over di batupasir
Keutapang dan antiklin dengan
dip-closure yang sederhana di MBS dan Batupasir Belumai.
Di pusat area, perangkap utamanya
adalah perangkap struktur yang
terbentuk sebagai akibat dari aktifitas pengangkatan Barisan, seperti antiklin dan flower structure (Mobil North Sumatera Team, 1995). Perangkap
swell, roll over dan drapping. Perangkap stratigrafi juga ditemukan di area ini sebagai kipas turbidit dari
MBS dan perangkap terumbu build up
dari karbonat Peutu yang melampar di tinggian batuan dasar.
KESIMPULAN
1. Cekungan Sumatera Utara terbentuk
selama Tersier (Oligosen Awal), pada lempeng Eurasia atau Paparan Sunda yang merupakan bagian dari
Back-arc Basin lempeng Sunda yang meliputi jalur yang terbentang dari Medan sampai Banda Aceh.
2. Stratigrafi regional Cekungan Sumtra
Utara dari tua ke muda yaitu Formasi Parapat, Formasi Bampo, Formasi Belumai, Formasi Baong, Formasi
Keutapang, Formasi Seurula, Formasi
Julu Rayeu, Vulkanik Toba, dan
Alluvial.
3. Sistem Petroleum Cekungan Sumatra
Utara terdiri dari :
a. Batuan Induk dan Kematangan
Serpih Baong bagian bawah, Serpih Bampo, Serpih Peutu dan Belumai sangat potensial sebagai reservoir.
b. Reservoir
Reservoir yang memproduksi
hidrokarbon di Cekungan
Sumatera Utara, seperti batuan karbonat Miosen yang tumbuh sebagai terumbu (Batugamping Arun/Malaka) pada Formasi Peutu dan Formasi Boang. Namun hanya Batupasir Sembilan dan Sungai Besitang yang memiliki nilai ekonomis.
c. Penyekat
Serpih Bampo menjadi penyekat yang efektif bagi reservoir klastik
berumur Oligosen (Formasi
Parapat) dan reservoir batuan dasar.
d. Migrasi dan Pengisian
Migrasi hidrokarbon di Cekungan Sumatera utara berasal dari tiga
kitchen utama, seperti Tamiang
Deep, Pase Deep dan Lhok Sukon
Deep. e. Perangkap
Mekanisme pemerangkapan di Cekungan Sumatera Utara terdiri
dari perangkap struktur,
perangkap stratigrafi dan
kombinasi keduanya. DAFTAR PUSTAKA http://dyazo.blogspot.com/2012/04/cekunga n-sumatra-utara.html http://smiatmiundip.wordpress.com/2012/05 /17/perkembangan-tektonik-pulau-sumatra/ http://www.slideshare.net/magdalenaagustin i/savedfiles?s_title=north-sumatera-basin-20981061&user_login=ridwangeosakti Kingstone, J., 1978, Oil and Gas Generation,
Migration and Accumulation in the North
Sumatera Basin,Indonesian Pet. Assoc.,
7th Annual Convention Proceedings. Mulhadiono, Sutomo, J.A., 1984, The
Determination of Economic Basement of Rock Formation in Exploring the Langkat-Medan Area, North Sumatera
Basin, Indonesian Pet. Assoc., 13th
Annual Convention Proceedings.
PERTAMINA - BEICIP, 1985, Hydrocarbon
Potential of Western Indonesia,
PERTAMINA.
Peter KE and Cassa MR., 1994, Applied Source Rock Geochemistry, in Magoon
LB and Dow WG, 1994, The Petroleum
System from Source to Trap,AAPG
