Ringkasan Analisis Cekungan Sedimen from Sam Boggs Jr. Vol 7(end)

Compiled by: Fery Andika Cahyo

Aplikasi Analisis Cekungan

Mengintrepertasi Sejarah Geologi

Seperti yang telah disinggung sebelumnya, analisis cekungan merupakan suatu studi terintegrasi yang melibatkan aplikasi ilmu sedimentologi, stratigrafi, dan tektonik untuk mengembangkan pemahaman yang menyeluruh mengenai batuan yang mengisi suatu cekungan sedimen. Oleh karena itu, salah satu tujuan utama dari analisis cekungan adalah untuk mengembangkan pemahaman utuh mengenai sejarah bumi yang terekam di dalam suatu cekungan sedimen. Melalui analisis terhadap tekstur, struktur, susunan partikel dan komposisi kimia, kandungan fosil, serta karakteristik stratigrafi dari suatu batuan sedimen(yang ditunjukkan antara lain oleh kenampakan fisik, biologi, paleomagnetik, dan karakteristik seismic), geologist dapat mengintrepertasikan signifikansi dari suatu even sedimentologikal atau tektonik yang mengakibatkan terjadinya proses pengisian cekungan tertentu. Oleh karena itu, jenis dari studi analisis cekungan ini, pada umumnya melibatkan persiapan peta jenis tertentu dan penampang-penampang stratigrafi, yang dapat membantu geologist untuk mengintrepertasi even tektonik di masa lampau, paleoklimatik, dan even sedimentologi yang berujung pada pemaparan rekonstruksi paleogeografi dan paleogeologi dari bumi pada periode waktu tertentu di masa lalu.

Contoh yang baik dari aplikasi analisis cekungan untuk mengintrepertasi sejarah geologi pada area tertentu dipaparkan oleh Clifton, Hunter, dan Gardner(1988). Para pengarang ini melakukan pengamatan terhadap pengaruh proses sedimentologi, tektonik, dan eustatik terhadap siklus pengendapan transgresif dan regresif pada Formasi Merced di dekat San Franscisco, California. Formasi Merced terdiri dari sekitar 2000 m sedimen laut dangkal dan sedimen pesisir non-marin yang berumur Kenozoic.

Untuk membahas sejarah dari Formasi Merced, Clifton et. al pertama mendefinisikan batasan stratigrafi(Batas bawah dan batas atas) dari formasi tersebut melalui studi lapangan dilengkapi dengan petunjuk dari referensi penelitian sebelumnya. Umur dari bagian-bagian berbeda dari formasi tersebut didapatkan melalui serangkaian analisis paleontologi dan umur radiometri dari lapisan interkalasi abu. Beraneka fasies pengendapan dari Formasi Merced kemudian dikarakterisasi berdasarkan kandungan fosil, struktur sedimen, dan karakteristik tekstural (Tabel 16.3). sepuluh fasies diidentifikasikan , yang(dari bagian bawah formasi ke atas) dideterminasi untuk merepresentasikan sepuluh lingkungan pengendapan berbeda: rawa, alluvial, gumuk eolian, backshore, embayment, foreshore, nearshore, inner shelf, mid-shelf, dan outer shelf.

Lingkungan pengendapan	Teksture	Biota	Struktur Fisik	Struktur Biogenik
Outer Shelf	Lanau sisipan pasir	Moluska(in situ dan berupa pecahan cangkang)	–	Bioturbasi intensif
Mid-shelf	Lanau sisipan pasir	Moluska	Shell lags, laminasi sejajar, hummocky, laminasi bergelombang	Bioturbasi intensif pada lapisan atas di antara beberapa lapisan berlaminasi
Inner shelf	Pasir sangat halus, dengan kerikil tersebar di atasnya	Moluska, echinoid	Shell lags, laminasi sejajar, hummocky, laminasi bergelombang	Bioturbasi intensif yang sifatnya lokal
Nearshore	Pasir halus hingga kasar, kerakl	Moluska, echinoid	Kerakal lentikular, lapisan silang siur dengan sudur tinggi dan rendah, laminasi sejajar	Burrow vertical, Macaronichnus(dekat bagian atas)
Foreshore	Pasir halus hingga kasar, kerakal dengan suksesi menghalus ke atas	Moluska, echinoid	Laminasi pararel, konsentrasi mineral berat di lapisan atas	Macaronichnus(dekat bagian bawah)
Embayment	Lumpur, pasir, kerikil, beberapa dengan suksesi menghalus ke atas	Moluska, ostracoda	Laminasi pasir-lempung-lanau, lapisan silang siur, ripple	Bioturbasi, sruktur root-rhizome
Backshore	Pasir halus	–	Laminasi pararel, climbing ripple, ripple lamination, lapisan silang siur dengan sudur tinggi dan rendah	Bioturbasi, sruktur root-rhizome
Eolian dune	Pasir halus	–	lapisan silang siur dengan sudur tinggi dan rendah dengan skala sedang hingga besar	Local mottling, vertical tubes
Alluvial	Pasir kerikilan dan kerakal	–	Perlapisan yang kurang jelas, lapisan lentikular, through cross bedding dengan sakal kecil hingga sedang	–
Pond, swamp, marsh	Lumpur, peat, dan lignite	Diatom air tawar, serangga bersayap, tulang vertebrata darat	Lapisan datar	Struktur akar, burrow dan jejak intrastratal

Sumber: Clifton, Hunter, dan Gardner, 1998.

Gambar 16.23 Fitur sedimentologi di lingkungan pengendapan coastal: (A) Macaronichnus (B) vertical burrow (C) Hummocky cross bedding (D) root-rhizome structure (E) climbing ripple (F) wavy ripple

Jika dilihat dari suksesi vertikalnya, fasies-fasies ini mendefinisikan pergantian episode transgresi dan regresi yang kemungkinan merefleksikan fluktuasi air laut eustatik Pleistosen. Fluktuasi transgresi-regresi ini dicocokkan dengan tingkat kepercayaan yang cukup tinggi terhadap kurva air laut Pleistosen, yang dideterminasi dari data isotop oksigen. Pada akhirnya, Clifton et. al mampu menyimpulkan bahwa Formasi Merced diendapkan pada kondisi pesisir sampai laut dangkal pada tatanan yang mengalami proses subsidens dengan laju rata-rata 1m/1000 tahun, suatu laju penurunan cekungan cepat yang pasti dipengaruhi oleh deformasi tektonik.

Contoh ini mengilustrasikan bagaimana geologist menggunakan pendekatan sedimentologikal dan stratigrafikal(analisis cekungan) untuk menentukan karakteristik fisika dan biologi dari suatu formasi, yang melalui sudut pandang ini dapat diungkapkan sejarah geologi dari formasi tersebut.

Aplikasi Ekonomi

Tujuan kedua dari analisis cekungan adalah menggunakan prinsip-prinsip dan teknik yang telah dijelaskan sebelumnya untuk mengevaluasi signifikansi ekonomis dari batuan sedimen dan mengidentifikasikan endapan mineral ekonomis yang dapat dieksploitasi atau keterdapatan bahan bakar fosil. Analisis cekungan mendapatkan porsi yang cukup besar dalam aplikasi geologi petroleum, dan dalam skala yang lebih besar pada hidrogeologi. Meskipun geologist petroleum telah berusaha beberapa tahun belakangan untuk menentukan lokasi akumulasi hidrokarbon melalui analisis geokimia terhadap batuan di permukaan dan soil yang melapisi endapan-endapan tertentu, belum bisa didapatkan metode langsung yang dapat mendeteksi keberadaan endapan hidrokarbon secara pasti. Untuk menemukan endapan minyak bumi atau gas alam, geologist harus (1) mengeksplorasi cekungan yang memiliki kondisi tepat untuk pembentukan dan migrasi hidrokarbon dan (2) memetakan perangkap yang memungkinkan, sepeti antiklin struktural, yang di mana hidrokarbon dapat terakumulasi.

Apa, tepatnya, kondisi yang tepat untuk pembentukan dan migrasi hidrokarbon? Kebanyakan geologist petroleum percaya bahwa petroleum berasal dari sisa tumbuhan dan hewan yang berukuran sangat kecil melalui proses biokimia kompleks yang terjadi selam proses penimbunan sedimenter. Karena material organik terpreservasi secera preferensial dalam sedimen yang berukuran halus, serpih kaya organik dipercaya secara prinsipil sebagai batuan sumber hidrokarbon. Oleh karena itu, kondisi pertama yang dibutuhkan untuk keberhasilan eksplorasi cekungan petroleum adalah menemukan cekungan yang mengandung batuan sumber yang sesuai. Lebih jauh, batuan sumbernya harus terendapkan pada kedalaman di mana temperaturnya memungkinkan terjadinya “cracking” pada material organik sehingga menghasilkan minyak bumi dan gas alam(90°- 125° C) namun juga tidak terlalu tinggi sehingga dapat menghancurkan hidrokarbon. Setelah minyak bumi dan gas alam dihasilkan di dalam batuan sumber, mereka termigrasi, dalam beberapa kondisi, dari batuan sumber menuju batuan berpori dan permeabel yang disebut sebagai batuan reservoir(Porositas mengacu pada persentase volume batuan yang berupa pori, permeabilitas mengacu pada kemampuan batuan untuk menghantarkan fluida). Pengalaman pemboran menunjukkan bahwa batuan reservoir untuk hidrokarbon adalah batupasir dan batugamping. Secara kasar terdapat 55 persen minyak bumi dan 75 persen gas alam terkandung di dalam reservoir batupasir, kebanyakan dari sisanya terkandung di dalam batugamping.

Kebanyakan pori di dalam batupasir dan batuan karbonat di bawah permukaan diisi oleh air. Saat hidrokarbon bermigrasi dari batuan sumber menuju batuan reservoir di atasnya, beberapa bagian dari air pori harus tergantikan untuk member ruang terhadap akumulasi hidrokarbon. Karena hidrokarbon memiliki specific gravity yang lebih rendah dibandingkan air, maka ia cenderung bergerak ke atas air(minyak mengambang di atas air). Oleh karenanya, melalui perpindahan progresif dari air pori, hidrokarbon secara gradual akan bergerak ke atas melalui dip regional dari cekungan sedimen. Migrasi ini akan terus berlanjut sampai minyak bumi mencapai perangkap, jika tidak menemui perangkap, ia akan terus bermigrasi hingga merembes ke permukaan sebagai rembesan minyak.

Perangkap hidrokarbon adalah sejenis fitur struktural atau stratigrafi dari suatu batuan di mana minyak bumi dan gas alam dapat secara mudah bermigrasi namun sulit untuk keluar dari perangkap tersebut. tiga jenis perangkap petroleum yang umum dijumpai adalah antiklin, patahan, dan pinch out stratigrafikal. Minyak atau gas akan bergerak ke atas menuju posisi yang secara struktural lebih tinggi di dalam suatu antiklin, perangkap patahan, atau pinch out, yang menyebabkan ia terhambat untuk mengalami pergerakan selanjutnya dikarenakan adanya suatu lapisan batuan yang impermeable(serpih atau evaporit) yang ada di atas lapisan reservoir dan menutupi perangkap hidrokarbon. Oleh karena itu, pencarian endapan hidrokarbon membutuhkan perangkap berada dan dibor pada cekungan yang mengandung sumber hidrokarbon yang cukup dan batuan reservoir yang memadai. Perangkapnya, saat dibor, dapat atau bisa juga tidak mengadung hidrokarbon. Hanya sekitar 10 sampai 15 persen perangkap yang dibor pada explorasi area baru yang menghasilkan kuantitas hidrokarbon komersial. Perangkap structural(antiklin atau patahan) didapatkan posisinya berdasarkan teknik seismic refleksi. Perangkap stratigrafi ditemukan melalui analisis detail terhadap informasi stratigrafi yang didapatkan dari penampang stratigrafi(berdasarkan log dan core) dan juga penampang seismik.

Analisis cekungan , bagi petroleum geologist, oleh karenanya dimaksudkan untuk menemukan batuan sumber yang cocok, batuan reservoir, dan perangkap di dalam suatu cekungan sedimen. Untuk melakukan hal ini dibutuhkan prinsip-prinsip sedimentologi dan stratigrafi, dan metode analisis lebih lanjutnya. Petroleum geologist harus memiliki pemahaman menyeluruh mengenai aspek fisika, kimia, dan biologi dari batuan sedimen, harus memahami konsep lingkungan pengendapan, harus memahami konsep stratigrafi, harus memiliki pemahaman prinsip geofisika dan geologi struktur, dan harus memiliki pemahaman dasar mengenai proses perpindahan fluida melalui pori di batuan bawah permukaan. Sekelompok geoscientist bekerja sama untuk melakukan tugas-tugas tersebut , yang terdiri dari ahli stratigrafi , sedimentologist, petrologist, paleontologist, ahli geofisika, dan ahli hidrologi.

Aplikasi dari teknik analisis cekungan untuk mengembangkan petroleum play dideskripsikan oleh Allen dan Allen(1990). Sebelum pemboran terhadap sumur eksplorasi baru dilakukan pada suatu cekungan yang belum terbukti, petroleum geologist harus merumuskan karakteristik stratigrafi dari cekungan tersebut untuk mengamati batuan sumber potensial dan batuan reservoir yang hadir serta ketebalan dan ciri-cirinya. Mereka dapat mengumpulkan dan menganalisa sampel dari batuan sumber potensial(serpih dengan kandungan organik) untuk melihat apakah terdapat kandungan material organic yang cukup(kerogen) dan tipe kerogen yang tepat hadir untuk menghasilkan hidrokarbon. Beberapa jenis kerogen menghasilkan minyak bumi, sedangkan tipe lainnya menghasilkan gas. Lewat studi singkapan permukaan, dan dibantu dengan pemboran lubang dengan diameter kecil, mereka dapat mendeterminasi batuan reservoir mana yang memiliki porositas dan permeabilitas yang cukup sehingga layak untuk dibor.

Jika batuan sumber dan batuan reservoir yang layak telah ditemukan di dalam suatu cekungan, langkah selanjutnya adalah menemukan perangkap hidrokarbon yang memiliki dimensi yang cukup untuk mengandung kuantitas hidrokarbon yang komersial. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, perangkap hidrokarbon ditemukan melalui metode seismik. Komponen mendasar dari suatu perangkap adalah timing dari kehadiran lapisan tudung yang impermeabel di atas lapisan reservoir yang menghalangi hidrokarbon untuk terlepas ke permukaan. Pada tahap akhir, geologist akan mempelajari pola aliran fluida pada batuan bawah permukaan dari suatu cekungan untuk melihat apakah fluida mengalir dengan tekanan yang cukup untuk dapat menggerakkan hidrokarbon menuju lubang bor yang mempenetrasi batuan reservoir. Jika semua syarat yang telah dijelaskan ini hadir, batuan sumber-batuan reservoir-perangkap hidrokarbon, sumur akan dibor.

Boggs, Jr. S.(2006): Principal of Sedimentology and Stratigraphy 4^th edition, Hal 576-580, Pearson Education, inc., Upper Saddle River New Jersey.