CEKUNGAN MINYAK DAN GAS OLEH : R. BAGUS SAPTO MULYATNO JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA UNIVERSITAS LAMPUNG

PENDAHULUAN Terdapat lebih dari 700 cekungan minyak di dunia (Indonesia punya 128). Lebih dari 25 % telah menghasilkan minyak dan gas. Fakta bahwa migas terbentuk dalam batuan sedimen. Sebelum melakukan pengeboran, maka perlu dilakukan evaluasi untuk menentukan jenis cekungan.

OBYEK YANG DIBAHAS Penggambaran cekungan sedimen secara umum. Aturan-aturan dalam formasi migas. Habitat migas dalam cekungan. Istilah-istilah dasar dan konsep-konsep yang terkait. Mekanisme pembentukan cekungan dengan penekanan khusus pada proses tektonik lempeng. Skema klasifikasi cekungan sedimen yang membagi cekungan sedimen ke dalam 10 tipe, berdasarkan pada sedimentasi dan tektonik regimnya, dan berdasarkan pada karakteristik migasnya. 7. Terjadinya migas dan habitat migas dalam tiap-tiap tipe cekungan dan sejumlah contoh cekungan berproduksi.

KONSEP CEKUNGAN SEDIMEN Lapisan2 sedimen pada permukaan bumi menumpang pada batuan beku dan metamorf pada wilayah benua yang kita sebut batuan dasar (basement) lihat Gb.1 Suatu cekungan sedimen menempati suatu anjlokan (depression) dalam permukaan batuan dasar (basement). Ahli Geologi biasanya menggunakan istilah Cekungan untuk anjlokan itu sendiri dan lapisan sedimen tebal yang mengisinya.

Gb.1. CEKUNGAN SEDIMEN

KONSEP CEKUNGAN SEDIMEN 4. Kebalikan dari cekungan, wilayah batuan dasar yang menerima suplai sedimen dalam jumlah sedikit/ tipis disebut paparan (platform or shelves) lihat Gb. 2. * Berelief normal. 5. Sedangkan wilayah batuan dasar yang terangkat naik dan mendapatkan suplai sedimen paling sedikit disebut Arch. Lihat Gb.2. * Berelief positif.

CEKUNGAN KECIL DAN BESAR

KONSEP CEKUNGAN SEDIMEN 6. Istilah Arch, Platform, Basin dapat digunakan untuk wilayah Pegunungan, Dataran rendah dan Lautan. 7. Untuk saat ini Cekungan Laut Dalam (Deep sea water) tidaklah terlalu penting karena dialasi oleh sedimen yang tipis. 8. Cekugan dapat berubah menurut waktu dan berlangsung dengan tingkat-tingkat yang berbeda. Dapat berubah dari satu jenis cekungan ke cekungan jenis yang lain.

CEKUNGAN GARAM

KONSEP CEKUNGAN SEDIMEN Cekungan dapat pula berkembang dari wilayah yang tadinya adalah platform / shelves atau arch. Sebagai contoh hal ini terdapat di Libya Tengah, dimana Arch Tibesti betul-betul merupakan daerah positif selama Paleozoic dan Awal Mesozoic. Lalu bagian utara dari arch ini mulai merenggang (rifting) dan kemudian anjlok selama Cretaceous, membentuk Cekungan Sirte yang kaya migas. Lihat Gb.3

PENGISIAN SEDIMEN

GEOMETRI CEKUNGAN SEDIMEN Secara geometri bentuk dan ukuran cekungan sangat bervariasi. Ada yang luasnya meliputi 1000 Km2, ada pula yang jutaan km2. Ketebalan sedimen pada depocenter biasanya melebihi 2000 atau 3000 m dan dapat mencapai 10.000 m. Bentuk cekungan dilihat dari atas ada yang berbentuk lingkaran atau elip, yang lain hampir membentuk empat persegi panjang dan sebagainya.

PENAMPANG SEISMIK CEKUNGAN

GEOMETRI CEKUNGAN SEDIMEN 4. Beberapa cekungan menurun dan meluas menjadi cekungan sedimen yang lebih besar dan kehilangan tutupan. 5. Cekungan dapat berprofile simetris atau asimetris atau berprofile tidak beraturan. 6. Menarik untuk percaya bahwa cekungan sedimen adalah daerah terdalam dimana sedimen diendapkan paling tebal. Tetapi ini tak sepenuhnya benar. Lihat Gb. 4.

GEOMETRI CEKUNGAN SEDIMEN 7. Sebagai contoh hal ini ialah sebuah cekungan yang menerima kiriman sedimen darat dari satu sumber tunggal, seperti daerah Delta. Dalam kasus ini depocenter dari unit sedimen akan memulai bersinggungan dengan batas (margin) cekungan, dan sedimen2 akan menipis ke arah laut. Pada saat ini depocenter bergerak ke arah lateral menjauhi batas cekungan, ke arah topografi rendah, dimana kedalaman air terendah. Pada suatu waktu depocenter cekungan (titik maksimum penurunan basement dan topografi terendah akan mungkin tidak bertemu.

PENGISIAN SEDIMEN Cekungan dapat juga dikarakterisasi oleh sedimen yang mengisinya. Bisa didominasi oleh sedimen darat, laut dangkal, atau laut dalam. Tergantung pada topografi dan keterkaitan antara penurunan cekungan (subsidence) dan dan pengisian sedimen. Sebagian besar cekungan sedimen memperlihatkan bahwa penurunan cekungan (subsidence) dan pengisian sedimen terjadi secara bersamaan.

PENGISIAN SEDIMEN 3. Jika sedimentasi bersamaan dengan penurunan pada cekungan laut, maka tidak akan pernah terjadi ruang kosong, dan cekungan akan diisi oleh sedimen perairan dangkal. 4. Sebaliknya jika Jika sedimentasi tidak bersamaan dengan penurunan pada cekungan laut, maka akan dihasilkan ruang kosong, baru kemudian diisi sedimen. Ini dapat menyebabkan terjadinya subsiden isostasi sekunder sebagai hasil dari limpahan sedimen.

PENGISIAN SEDIMEN Cekungan yang berkembang jauh dari sumber2 sedimen terrigenous, atau terisolasi dengan dibatasi barriers atau sills, dapat terisi karbonat dan evaporit yang melimpah, tergantung pada iklim purba. 2. Cekungan ini juga menjadi cekungan yang lapar/ miskin, terutama hanya diisi oleh air dan menerima sedikit sekali sedimen.

PROSES TEKTONIK DAN WAKTU 1. Aspek penting lain dari Cekungan sedimen adalah waktu dan proses2 tektonik. 2. Berbagai jenis Lipatan dan Patahan dapat berkembang dalam Cekungan karena mekanisme deformasi pada satu sisi dan di sisi lain karena sedimen2nya. 3. Deformasi krn kompresi biasanya menghasilkan Lipatan (fold) dan patahan naik (thrust fault). Sedangkan gaya2 ekstensi menyebabkan patahan normal (normal fault).

PROSES TEKTONIK DAN WAKTU 4. Sedangkan untuk Kubah Garam (salt dome) dan patahan tumbuh (growt faults) tergantung pada ketebalan pengisian sedimen dan kondisi alamiah. 5. Saat mempelajari pembentukan, migrasi, dan akumulasi minyak, waktu dan pertumbuhan struktur sangat penting. 6. Akumulasi migas sering didukung oleh deformasi struktur aktif selama sedimentasi yang menyebabkan perubahan cepat dalam fasies dan ketebalan sedimen.

PERTUMBUHAN KUBAH GARAM

PATAHAN TUMBUH

PROSES TEKTONIK DAN WAKTU 7. Serpih kaya materi organic dapat diendapkan pada kedalaman, yang secara struktur merupakan area rendah, sedangkan fasies reservoar berbutir kasar dan kombinasi tutupan (traps) dapat berkembang melalui struktur tinggian. 8. Ketidakselarasan dan patahan sering muncul untuk membantu proses migrasi.

PENINGKATAN KETIDAKSELARASAN

PROSES TEKTONIK DAN WAKTU 9. Ketika akumulasi sedimen dan pelipatan terjadi bersamaan, antiklin dapat berubah bentuk dan ukuran dan puncaknya bisa bergeser secara lateral sesuai dengan waktu tumbuhnya. 10. Hal ini dapat mempersulit dalam menentukan dimana titik bor diletakkan pada lokasi “kolam minyak”. Masalah ini pernah dijumpai dlm eksp. Migas di Gurun pasir bagian barat daya Mesir.

PROSES TEKTONIK DAN WAKTU 11. Deformasi Struktur yang terjadi pada tingkat lanjut dari cekungan sediment dapat pula membantu pembentukan migas, krn disertai oleh aliran panas (heat flow) yang rata2 tinggi. 12. Cekungan seperti ini disebut cekungan struktur, krn memperoleh bentuk arsitekturnya setelah proses pengendapan berhenti. Hal ini sering dicirikan dengan keberadaan facies dan arah arus purba (paleocurrent), yang diskordan dan tidak konsentris dengan garis dasar cekungan. 13. Cekungan2 ini akan cenderung memiliki perangkap struktur murni. Tetapi jika banyak struktur2 terbentuk setelah pembentukan migas, dan migrasi telah berhenti cekungan ini akan jadi mandul (barren).

PROSES TEKTONIK DAN WAKTU 14. Tektonik yg ekstrim mengikuti perkembangan cekungan dapat menghasilkan efek2 yang merugikan. Jika deformasi mengangkat batuan reservoar ke dekat permukaan, invasi air tanah atau erosi dapat terjadi dan dengan demikian akan terjadi degradasi minyak atau kehilangan minyak dan gas. 15. Sebaliknya aliran panas yang tinggi dan pendaman tektonik yang dalam dapat menyebabkan proses metamorfisme dan pematangan hidrokarbon yang kelewat matang.

ANTIKLIN YG RUSAK KARENA TEKTONIK

PATAHAN DILIHAT DARI ATAS

KEKAR (JOINT)

MEKANISME PEMBENTUKAN CEKUNGAN Cekungan terbentuk sebagai hasil pergerakan vertikal dan horizontal dalam skala besar pada lapisan2 bagian atas bumi. 2. Karena itu lokasi cekungan terhadap lempeng bumi penting untuk perkembangan klasifikasi cekungan. 3. Secara singkat kaitan antara konsep2 dasar tektonik lempeng dengan formasi cekungan sedimen adalah : - shell terluar bumi adalah lapisan kaku (rigid) yang disebut litosfer, yg terdiri atas kerak dan mantel teratas. - Topografi rendah terbentuk pada permukaan bumi dimana kerak tipis dan tersusun atas batuan basaltik padat (Lihat Gb.5)

MEKANISME PEMBENTUKAN CEKUNGAN 4. Lautan menempati topografi2 rendah ini, shg kerak padat ini disebut kerak samudera. Sebaliknya kerak benua (continental crust) tebal. Tersusun oleh batuan granitik dan karenanya secara toporafi lebih tinggi daripada laut. 5. Cekungan sedimen terbentuk pada kerak benua maupun kerak intermediet. Kerak intermediet terjadi pada batas antara kerak samudera dan kerak benua dan transisi antara keduanya. 6. Litosfera yg kaku menumpang pada astenosfer yg sedikit kental (Lihat Gb.5).

MEKANISME PEMBENTUKAN CEKUNGAN 7. Konveksi yg terjadi dalam astenosfer menyebabkan litosfera yg kaku pecah menjadi lempeng2 yg bergerak lambat satu sama lain melintasi permukaan bumi. 8. Terdapat 8 lempeng utama di bumi saat ini (Gb. 6). 9. Bagian dalam (Interior) lempeng relativ stabil, tapi ujung – ujungnya aktif secara tektonik. 10. Lempeng2 pecah atau berpisah pada punggungan tengah samudera (mid oceanic ridge), akibat naiknya magma basal dari mantel untuk membentuk kerak samudera baru dan memperluas lantai samudera secara lateral. 11. Gaya2 utama yg terlibat disini bersifat ekstensional, dan proses2 dimulai melalui kerak benua.

MEKANISME PEMBENTUKAN CEKUNGAN 12. Divergensi dimulai dengan kenaikan arus konveksi yang menghasilkan tonjolan (bulge) seperti kubah (dome) pada kerak (lihat gambar 7a). 13. Ketika gaya-gaya menjadi begitu besar, rift yg menonjol ini dalam pola radial, biasanya dengan 3 cabang (Gb.7b). Seperti terjadi pada pemisahan lempeng, hanya dua lengan rift yg. Benar2 terus melebar. 14. Dua lengan dari triple rift itu menjadi tersambung dan menjadi cekungan laut yg kecil. 15. Lengan ketiga berhenti untuk membuka dan gagal menjadi rift (Gb. 7c).

MEKANISME PEMBENTUKAN CEKUNGAN 15. Contoh terkini dari hal tsb adalah Laut Merah (Red Sea) dan teluk Aden (Gulf of Aden) yang baru saja menjadi cekungan laut meliputi 2 cabang rift, kemudian menyebabkan Afrika menjauh dari Arabia. Lembah rift Afrika Timur yang panjang samping kiri sebagai lengan (arm) ketiga yang gagal (Gb. 8). 16. Sebagai lantai samudera yang terus meluas, kerak samudera baru bertambah hanya pada daerah sumbu, dimana punggungan tengah samudera mulai terbentuk. 17. Kontinen2 terpisah sangat jauh, dan cekungan berkembang sepanjang batas pasifnya (passive margin) (Gb. 9).Konfigurasi ini analog dg. Batas laut Atlantik Saat ini.

MEKANISME PEMBENTUKAN CEKUNGAN 18. Untuk lempeng yang saling bertemu bersama, maka gaya yg. dominan adalah gaya kompresi. Pada zona subduksi, maka ujung depan satu lempeng menolak yang lain, dan lempeng yang tertolak merosot ke bawah masuk ke dalam mantel dan terkonsumsi (Gb. 10) 19. Busur kepulauan dapat dihasilkan oleh vulkanisme dan percampuran kerak benua dengan kerak samudera dekat zona subduksi. 20. Cekungan kecil akan membentuk batas terhadap busur kepulauan. 21. Proses subduksi melibatkan sebagian besar kerak laut, karena benua terlalu mengambang dan susah ditarik ke bawah ke dalam mantel.

MEKANISME PEMBENTUKAN CEKUNGAN 22. Subduksi dapat pula terjadi antara 2 lempeng laut, tanpa melibatkan lempeng benua. Cekungan sedimen tidak terbentuk dalam setting ini, namun lempeng2 yang tertolak akhirnya akan terkonsumsi secara sempurna. 23. Ujung depan lempeng benua dapat tertekan dan membentuk rangkaian pegunungan pantai seperti Pegunungan Andes (Gb.11a). 24. Seperti kerak samudera yg memisahkan dua benua selanjutnya terkonsumsi, lempeng2 benua bertemu selanjutnya bertumbukan (collide), lihat Gb. 11b). 25. Zona linear sempit dari tumbukan benua dg. Benua atau busur kepulauan dg. benua disebut SUTURE.

MEKANISME PEMBENTUKAN CEKUNGAN 26. Pada beberapa batas lempeng konvergen, kerak tidak terkonsumsi. Malahan 2 lempeng tergelincir satu sama lain dalam arti luas, transcurent atau strike-slip faults. 27. Cekungan sempit dan dalam dapat terbentuk berbatasan dg. patahan yg. begitu kompleks, seperti cekungan California yg. Berbatasan dengan Sesar geser San Andreas (Gb. 12). 28. Sebagai kesimpulan tdp 3 jenis batas lempeng2 : a. Punggungan Tengah Samudera b. Zona Subduksi c. Suture d. Sesar geser (transcurrent fault).