BAB III TATANAN GEOLOGI

BAB III
TATANAN GEOLOGI
Daerah penelitian terletak di daerah Ria-ria, Kabupaten Tapanuli Utara, Sumatera
Utara, tepatnya pada posisi koordinat 98o 54’ 00’’ - 99o 01’ 30” BT dan 1o 56’ 30” – 2o
06’ 00” LU.
Gambar 3.1 Lokasi daerah penelitian
3.1 Geologi Regional
Pulau Sumatera terletak di sepanjang tepi baratdaya Lempeng Benua Eurasia yang
bertumbukan dengan Lempeng Indo-Australia sehingga mengalami penunjaman di
sepanjang Palung Sunda, di lepas pantai Barat Sumatera. Penunjaman yang terjadi pada
masa Tersier sampai Resen di bawah Pulau Sumatera mengakibatkan terbentuknya jalur
busur magma yaitu Pegunungan Bukit Barisan. Penunjaman yang terbentuk secara
berkala telah dilepaskan melalui sesar transform yang sejajar dengan tepian Lempeng dan
15
terpusat di sepanjang Sistem Sesar Sumatera yang membentang sepanjang Pulau
Sumatera.
Secara regional di daerah Sumatera Utara tersingkap berbagai macam batuan
mulai dari batuan sedimen, beku, metasedimen hingga malihan yang berumur Karbon
hingga umur Pleistosen. Batuan intrusif tua yang berumur Kapur hingga Tersier, baik
jenis granodiorit maupun granit porfiri yang terdapat di daerah Padang Sidempuan
sampai daerah selatan Solok, Sumatera Barat dan juga di bagian timur hingga barat
daerah Sibolga. Batuan intrusif tua dan malihan berumur pra-Tersier menjadi basement
dari cekungan-cekungan sedimen di sepanjang jalur belakang busur vulkanik.
Batuan vulkanik banyak tersingkap di bagian tengah yang merupakan jalur
vulkanik aktif sejak Oligosen Atas hingga Resen yang dicirikan oleh banyaknya kerucutkerucut gunung api aktif seperti Sibayak, Sinabung, Sarula, Sorik Marapi dan sebagainya,
komposisi batuan vulkanik di sepanjang jalur ini bervariasi dari mulai basaltik hingga
riolitik. Piroklastik Toba merupakan produk yang paling besar volume dan luas areal
penyebarannya dari sekian banyak produk vulkanik di daerah Sumatera Utara. Satuan
batuan yang terdiri dari tufa dan ignimbrit yang berkomposisi dasitik hingga riolitik ini
diduga merupakan hasil dari mekanisme letusan gunungapi tua Toba. Gunungapi ini
bersifat eksplosif yang terjadi pada kala Pleistosen Awal, akibat letusan ini terbentuk
kaldera yang menjadi danau Toba sekarang.
16
3.1.1 Fisiografi
Pulau Sumatera memiliki luas daerah berkisar 435.000 km2, dengan panjang 1650
km, lebar 100-200 km di daerah utara dan 350 km di daerah selatan. Menurut van
Bemmelen (1949), zona fisiografi Sumatera bagian Utara dibagi atas 5 bagian, yaitu :
Gambar 3.2 Zona Fisiografi Sumatera Utara
(van Bemmelen, 1949)
•
Blok ppegunungan struktur (1)
•
Jalur depresi / graben (2)
•
Embayment Meulaboh dan Singkil (3)
•
Kaki perbukitan dan dataran rendah (4)
•
Kompleks gunung api muda (5)
17
Zona fisiografi blok pegunungan struktur dan jalur depresi (graben) mencakup
hampir seluruh Pulau Sumatera, didominasi oleh batuan berumur Pra Tersier – Tersier
Awal. jalur depresi (Graben) mencakup daerah tengah Sumatera memanjang utaraselatan, didominasi oleh batuan berumur Pra Tersier – Tersier Awal. Zona Embayment
Meulaboh dan Singkil mencakup daerah pantai barat, didominasi oleh batuan berumur
Tersier Awal – Kuarter. zona kaki perbukitan dan dataran rendah mencakup pantai utara
dan timur, didominasi oleh batuan berumur Tersier Awal – Kuarter. Daerah penelitian
berada di zona jalur depresi (graben).
3.1.2 Kerangka Tektonik
Pulau Sumatera terletak di bagian barat Indonesia, yang merupakan hasil
bentukan dari tumbukan 2 lempeng, yaitu Lempeng Samudera Hindia-Australia yang
begerak ke Utara dan Lempeng Benua Eurasia yang bergerak ke arah Tenggara.
LEMPENG
EURASIA
LEMPENG
PASIFIK
LEMPENG
HINDIA-AUSTR.
Gambar 2.3 Kerangka Tektonik
(Asikin, 2004)
Gambar 3.3 Kerangka Tektonik
(Asikin, 2004)
Tumbukan antara kedua lempeng tersebut menyebabkan terbentuknya jalur
gunung api dan sesar geser menganan Sumatera. Dalam perkembangannya struktur di
18
Pulau Sumatera dipengaruhi oleh empat perioda tektonik, yaitu tektonik Mesozoikum
Tengah, Kapur Akhir-Tersier Awal, Miosen Tengah dan Plio-Plistosen.
Secara garis besar periode tektonik pada Mesozoikum Tengah mengakibatkan
deformasi yang menyingkapkan batuan Paleozoikum dan Mesozoikum sepanjang Bukit
Barisan disertai intrusi batholit. Periode tektonik Kapur Akhir-Tersier Awal
menghasilkan sesar geser yang berarah utara-selatan dan zona depresi. Periode tektonik
Miosen Tengah mengakibatkan terangkatnya Bukit Barisan serta penyesaran. Periode
tektonik Plio-Plistosen mengakibatkan berkembangnya sistem sesar geser menganan
(Tjia, 1977 Op. Cit. Graha, 1997 ).
Gambar 3.4 Sketsa Evolusi Tektonik
(Cameroon, 1980)
Sumatera dapat kita klasifikasikan menjadi 5 unit tektono-struktural, yaitu:
•
Punggungan Luar-busur Sunda (Sunda Outer-arc Ridge), terletak sepanjang tepi
Cekungan Depan-busur Sunda (Sunda Fore-arc Basin), dan terpisahkan dari palung.
•
Cekungan Depan-busur Sunda (Sunda Fore-arc Basin), terletak di antara Punggungan
Luar-busur non Volkanik dengan Belakang-busur Volkanik. Secara umum, ada 2
Cekungan Depan-busur Sunda, yaitu: cekungan Sibolga di Barat laut Sumatera, dan
cekungan Bengkulu di Barat daya Sumatera.
19
•
Cekungan Belakang-busur Sumatera (Sumatera Back-arc Basin), merupakan sistem
yang dibentuk sebagai zona depresi dari kaki zona barisan, terdiri atas cekungan
Sumatera Utara, cekungan Sumatera Tengah, dan cekungan Sumatera Selatan.
•
Pegunungan Barisan (Barisan Mountain Range), merupakan busur volkanik serta
menempati bagian aksial dari pulau Sumatera dan pada umumnya berkomposisi
batuan berumur Perm-Karbon hingga Mesozoikum.
•
Sumatera Intra-arc atau Intermontane Basin, dipisahkan oleh pengangkatan
subsekuen dan erosi dari bekas pengendapan sebelumnya, dengan litologi yang sama
di cekungan depan busur dan belakang busur.
Gambar 3.5 Skema Kerangka Tektonik
(Pulunggono, 1993 Op. Cit. Darman & Sidi, 2000)
20
3.1.3 Stratigrafi Regional
Secara regional di daerah Sumatera Utara telah tersingkap berbagai macam batuan
mulai dari batuan sedimen, beku, metasedimen dan metamorf yang berumur Karbon
hingga Pleistosen. Batuan intrusif tua berumur Kapur hingga Tersier, dan berupa
granodiorit serta granit porfir yang terdapat di daerah Padang Sidempuan hingga selatan
Solok, Sumatera Barat dan juga terdapat di bagian timur hingga barat Sibolga. Batuan
intrusif tua dan malihan berumur Pra Tersier menjadi basement dari cekungan-cekungan
sedimen di sepanjang jalur belakang busur vulkanik.
Batuan vulkanik banyak tersingkap di bagian tengah Sumatera Utara yang
merupakan jalur vulkanik aktif sejak Oligosen Atas hingga Resen. Daerah ini dicirikan
oleh banyaknya kerucut-kerucut gunung api aktif seperti Sibayak, Sinabung, Sarula,
Sorik Marapi dan sebagainya. Komposisi batuan vulkanik di sepanjang jalur ini
bervariasi dari basaltik hingga riolitik. Satuan batuan tertua di daerah penelitian yaitu
formasi kluet yang berupa batuan metasedimen, seperti batupasir metakuarsa, batu sabak
dan filit (Karbon Akhir – Perm Awal) yang diduga sebagai reservoar di sistem geotermal
pada daerah Ria-ria. Komplek Granit Sibolga (intrusi) yang terdiri dari batuan
granodiorit, granit dan diorit diduga menjadi heat source (Perm). Hasil erupsi dari
Gunungapi Toru berupa aglomerat andesitik melingkupi daerah barat laut, timur dan
utara daerah penelitian (Miosen Tengah). Sedangkan piroklastik Toba merupakan produk
yang paling besar volume dan luas areal penyebarannya dari sekian banyak produk
vulkanik di daerah Sumatera Utara dan diduga sebagai batuan penutup (cap rock). Satuan
batuan yang terdiri dari tufa dan riodasit ini diduga merupakan hasil dari letusan
Gunungapi Tua Toba (Pleistosen – Pliosen). Selain itu hasil erupsi Gunungapi
Martimbang yang terdiri dari batuan gunungapi dasitan hingga andesitan berasosiasi
dengan lava melingkupi daerah selatan penelitian (Pleistosen – Pliosen). Dan di zona
tengah daerah penelitian terendapkan endapan aluvial yang terdiri dari batuan sedimen
dan metasedimen yang berumur Holosen.
21
3.1.4 Struktur Geologi Regional
Secara regional struktur geologi daerah penyelidikan terletak pada zona Sumatera
Fault System (SFS) yang berarah barat laut – tenggara dan membentang mulai dari Pulau
Weh hingga Teluk Semangko, Lampung. Panjang zona sesar ini kurang lebih 1650 km
(van Bemmelen). Pada awalnya para peneliti beranggapan bahwa sistem sesar ini berupa
sesar normal yang khas, tetapi kemudian berpendapat bahwa sistem sesar ini berupa
kumpulan sesar yang berarah sejajar dengan umur yang berbeda, beberapa sesar tersebut
berumur Kapur Tengah, sedangkan yang lainnya mulai aktif pada Paleogen (Tjia, 1977
Op. Cit. Graha, 1997 ).
Pada Sesar Sumatera paling sedikit terdapat 18 segmen yang menyusun sistem
sesar ini, yang umumnya tersusun atas pola sesar en-echelon menganan (dextral).
Pergerakan sesar ini hingga kini masih aktif, sebagai akibat dari dorongan Lempeng
Samudera Hindia terhadap Lempeng Eurasia yang membentuk zona penunjaman di
sepanjang pantai barat Sumatera. Sebagai akibat pergerakan sistem zona struktur ini, di
beberapa tempat terjadi depresi (graben) terutama pada perpotongan en-echelon akibat
dari komponen gaya-gaya yang bersifat tarikan (extension) pada sistem sesar ini.
Tarutung sebagai contoh terletak dalam zona depresi (graben) ini.
3.2 Geologi Daerah Penelitian
Daerah studi terletak pada pegunungan barisan yang merupakan busur volkanik
akibat dari penunjaman lempeng hindia yang menunjam ke bawah lempeng Eurasia
(Gambar 2.5). Kegiatan tektonik ini mempengaruhi geologi daerah penelitian yang
ditunjukkan oleh litologi daerah penelitian yang didominasi oleh endapan vulkanik.
22
3.2.1 Stratigrafi Daerah Penelitian
Menurut Pusat Sumberdaya Geologi (2005), daerah penelitian terdiri atas 8 satuan
batuan, yaitu, Satuan Aliran Lava Jorbing (Tmlj), Satuan Aliran Lava Siborboran
(Tmlsb), Satuan Kubah Lava Martimbang (Qvma), Satuan Aliran Lava Palangka Gading
(Qvpg), Satuan Piroklastik Toba 1 (Qvt 1), Satuan Piroklastik Toba 2 (Qvt 2), Sinter
Karbonat, dan Satuan Aluvial (Qal).
Batuan-batuan vulkanik di daerah penyelidikan tersebut diperkirakan berasal dari
5 buah pusat titik erupsi yang berbeda, yaitu Dolok Martimbang, Dolok Palangka
Gading, Gunung Api Tua Toba, Dolok Siborboron dan Dolok Jorbing. Batuan sedimen di
daerah penyelidikan adalah berupa endapan karbonat sinter dan Satuan Aluvial (Qal).
Satuan Aliran Lava Jorbing (Tmlj)
Satuan batuan vulkanik Jorbing berada di bagian tenggara daerah penyelidikan
pada Dolok Jorbing. Batuan yang tersingkap sebagian telah mengalami pelapukan yang
cukup kuat dengan jenis batuannya berupa aliran lava berkomposisi andesitik.
Vulkanik andesitik, berwarna abu-abu terang-gelap hingga kemerahan dan
keputih-putihan,, sebagian telah mengalami pelapukan dan terubah, porfiritik, kompak.
Susunan mineral secara megaskopis terdiri dari plagioklas, piroksen, sedikit mineral
olivin dan opak yang pada beberapa tempat mengandung urat-urat kuarsa. batuan ini
termasuk andesit piroksen, dengan batuan diatasnya berupa kontak tidak selaras dengan
tufa hasil aktifitas Gunungapi Toba Tua (Qvt). Satuan batuan ini diduga berumur Tersier
(Miosen).
Satuan Aliran Lava Siborboron (Tmlsb)
Satuan batuan vulkanik Siborboron penyebarannya berada di barat daerah
penyelidikan pada Dolok Siborboron. Batuan yang tersingkap umumnya relatif segar
berupa aliran lava berkomposisi andesitik. Vulkanik andesitik berwarna abu-abu gelapkehitaman, vesikuler, afanitik-porfiritik, kompak. Susunan mineral secara megaskopis
terdiri dari plagioklas, piroksen, sedikit olivin dan mengandung gelas vulkanik serta
23
mineral opak. Dari hasil pengamatan sayatan tipis batuan ini termasuk andesit piroksen.
Batuan ini posisinya tidak selaras berada dibawah satuan batuan vulkanik Tufa Toba.
Umur satuan ini diperkirakan Miosen.
Satuan Piroklastik Toba 1 (Qvt)
Satuan batuan ini tersingkap di selatan daerah penelitian tepatnya di sebelah barat
Gunung Martimbang. Berwarna abu-abu gelap, komponen terdiri dari fragmen litik
berukuran mencapai 2 mm, terdapat fragmen kristal berupa plagioklas, tidak dijumpai
kristal kuarsa sebagai fragmen, di beberapa tempat terlihat bekas aktivitas hidrotermal
yang ditandai oleh alterasi dan endapan oksida besi, dari hasil pengamatan sayatan tipis
batuan ini didominasi oleh gelas dan termasuk dalam tufa gelas. Satuan ini diperkirakan
berumur Kuarter.
Satuan Piroklastik Toba 2 (Qvt 2)
Satuan batuan vulkanik G. Toba Tua merupakan endapan tufa yang bersifat
riodasitan, berwarna abu-abu hingga terang, relatif segar dan bertekstur aliran. Fragmen
tufa terdiri dari batu apung, gelas vulkanik dan litik andesitik, terdapat gradasi yaitu di
bagian bawah lebih kompak dan di beberapa tempat terdapat kekar-kekar kolom seperti
yang terdapat pada tubuh batuan beku, makin ke atas tufa ini makin bersifat lepas. Dari
hasil pengamatan sayatan tipis batuan ini termasuk tufa gelas riodasitan. Satuan ini
tersingkap di barat, baratlaut serta di bagian tengah daerah penyelidikan diperkirakan
Kuarter.
Satuan Aliran Lava Pangkal Gading (Qvpg)
Satuan batuan vulkanik Palangka Gading mempunyai pusat erupsi diduga berasal
dari Dolok Palangka Gading. Batuan yang tersingkap di sebelah barat daerah
penyelidikan berupa aliran lava berkomposisi andesitik dan terletak pada Dolok
Siborboron. Satuan batuan tersebut berupa aliran lava, berwarna abu-abu gelap, porfiritik,
plagioklas piroksen dan mengandung gelas vulkanik serta mineral opak.
24
Hasil pengamatan sayatan tipis batuan ini termasuk andesit piroksen. Kedudukan satuan
vulkanik Palangka Gading (Qvpg) berada selaras diatas satuan vulkanik Toba (Qvt).
Umur satuan ini diperkirakan Kuarter.
Satuan Kubah Lava Martimbang (Qvma)
Satuan batuan vulkanik Martimbang penyebarannya berada di selatan daerah
penyelidikan pada satuan morfologi Kerucut Gunungapi Martimbang. Batuan yang
tersingkap umumnya relatif segar berupa aliran lava berkomposisi andesitik. Vulkanik
andesitik berwarna abu-abu gelap-kehitaman, vesikuler-padu, afanitik-porfiritik, kompak.
Susunan mineral secara megaskopis terdiri dari plagioklas, piroksen dan mengandung
gelas vulkanik serta mineral opak. Hasil pengamatan sayatan tipis batuan ini termasuk
andesit piroksen. Batuan ini posisinya tidak selaras berada di atas satuan batuan vulkanik
Tufa Toba. Berdasarkan kenampakan dan penyebaran produknya, gunungapi ini
mempunyai mekanisme letusan bersifat efusif dengan ditandai oleh pembentukan kubah
lava pada masa Kuarter.
Endapan permukaan
a. Endapan sinter karbonat
Satuan batuan ini merupakan hasil endapan dari fluida geotermal yang membawa
larutan karbonat (CaCO3), warna berkisar dari putih sampai coklat muda, kristalin
sampai sangat halus, kekerasan berkisar dari lunak sampai kompak, di beberapa
tempat memperlihatkan struktur perlapisan, terdapat struktur gua (caving) dengan
bentukan stalaktit dan stalakmit, terdapat endapan belerang di beberapa tempat.
Penyebaran satuan batuan ini sepanjang dasar dasar graben Tarutung. Umur
satuan batuan ini diperkirakan Kuarter sampai Resen.
b. Endapan Aluvial
Satuan ini merupakan hasil rombakan batuan yang sebelumnya diendapkan
berupa endapan pasir kasar sampai bongkah di tepi sungai dan dasar sungai,
bersifat lepas, fraksi halus sampai kasar berasal dari hasil batuan yang
25
sebelumnya diendapkan berupa endapan pasir kasar sampai bongkah ditepi sungai
dan dasar sungai, bersifat lepas, fraksi halus sampai kasar berasal dari hasil erosi
endapan tufa, terdapat fragmen batu apung, kuarsa dan litik. Satuan ini tersebar di
bagian tengah daerah penyelidikan yaitu di sepanjang dataran. Umur satuan ini
diperkirakan Kuarter sampai Resen.
3.2.2 Struktur Geologi Daerah Penelitian
Pada daerah penelitian struktur yang perkembang pada umunya merupakan
struktur penyerta dari SFS (Sumatera Fault System). Struktur yang ada biasanya dapat
ditelusuri dari kemunculan manifestasi permukaan, dimana struktur yang ada
dimaksudkan sebagai media transportasi fluida panas menuju permukaan. Dari penelitian
Pusat Sumberdaya Geologi (2005) dengan analisis kelurusan dan pengamatan lapangan,
maka di daerah ini terdapat 12 sesar turun, yaitu :
Sesar Sipoholon
Sesar ini terletak di bagian Utara daerah penelitian. Sesar ini berarah barat laut –
tenggara (N1350E - N1400E) . Di perpanjangan sesar ditemukan adanya
manifestasi mata air panas Ria-ria (APSRI) dan air panas Hutabarat (APHBT).
Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok barat daya relatif turun terhadap blok
timur laut.
Sesar Sibatu-batu
Sesar ini terletak di bagian Selatan daerah penelitian. Sesar ini berarah barat laut
– tenggara (N1350E- N1400E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya
manifestasi mata air panas Sitompul (APSTPL) dan diperkirakan sesar ini
merupakan perpanjangan dari sesar Sipoholon. Sesar ini berjenis sesar normal
dengan blok barat daya relatif turun terhadap blok timur laut.
Sesar Sigeaon
Sesar ini terletak di bagian barat laut dan berarah barat laut – tenggara (N 3100E N3200E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya manifestasi berupa bualan gas
26
H2S, tepatnya di daerah Pintubosi. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok
timur laut relatif turun terhadap blok barat daya.
Sesar Toru
Sesar ini terletak di bagian Selatan daerah penelitian dan berarah barat laut –
tenggara (N3100E – N3200E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya
manifestasi berupa bualan gas CO2. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok
barat daya relatif turun terhadap blok timur laut.
Sesar Pintubosi
Sesar ini terletak di bagian Barat laut daerah penelitian dan berarah timur laut –
barat daya (N450E – N500E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya
manifestasi permukaan berupa mata air panas Tapian Nauli (APTPN) dan bualan
gas H2S di daerah Pintubosi. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok tenggara
relatif turun terhadap blok barat laut.
Sesar Tarutung
Sesar ini terletak di bagian Selatan daerah penelitian dan berarah utara – selatan
(N50E – N100E). Di sepanjang sesar ini ditemukan adanya manifestasi
permukaan berupa mata air panas Ugan (APUGN). Sesar ini berjenis sesar
normal dengan blok timur relatif turun tehadap blok barat.
Sesar Parbubu
Sesar ini terletak di bagian Barat daerah penelitian dan berarah barat – timur (N
800E – N850E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya manifestasi permukaan
berupa mata air panas Sibadak dan Parbubu. Sesar ini berjenis sesar normal
dengan blok selatan relatif turun terhadap blok utara.
Sesar Siborboran
Sesar ini terletak di bagian Barat daerah penelitian dan berarah barat laut –
tenggara (N1400E – N1450E). Tidak ditemukan adanya manifestasi permukaan
pada sesar ini. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok timur laut relatif turun
terhadap blok barat daya.
27
Sesar Hutabarat
Sesar ini terletak di bagian Timur daerah penelitian dan berarah timur laut – barat
daya (N450E – N550E). Di perpanjangan sesar ditemukan adanya manifestasi
permukaan berupa mata air panas Hutabarat (APHBT) dan bualan gas H2S. Sesar
ini berjenis sesar normal dengan blok tenggara relatif turun terhadap blok barat
laut.
Sesar Martimbang
Sesar ini terletak di bagian Selatan daerah penelitian dan berarah utara – selatan
(N3500E – N3550E). Di perpanjangan sesar ditemukan manifestasi permukaan
berupa mata air panas Parbubu. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok timur
relatif turun terhadap blok barat.
Sesar Sibadak
Sesar ini terletak di bagian Utara daerah penelitian dan berarah utara – selatan
(N3450E – N3500E). Tidak ditemukan adanya manifestasi permukaan pada
perpanjangan sesar ini. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok barat relatif
turun terhadap blok timur.
Sesar Jorbing
Sesar ini terletak di bagian Tenggara daerah penelitian dan berarah barat laut –
tenggara (N1350E – N1400E). Di perpanjangan sesar tidak ditemukan adanya
manifestasi permukaan. Sesar ini berjenis sesar normal dengan blok barat daya
relatif turun terhadap blok timur laut.
28
Gambar 3.6 Peta geologi detail Sipoholon (Modifikasi dari Pusat Sumber daya Geologi, 2005)
29