AGUS GUNTORO, UNIVERSITY OF TRISAKTI, JAKARTA, INDONESIA

Pemahaman Asal Usul Mud Volcano Lusi, Indonesia dalam kaitan dengan Perkiraan Panjang Umur berdasarkan Studi Regional dan Penafsiran Seismik Refleksi

Dr. Ir. Agus Guntoro

Universitas Trisakti, Jakarta

Dipresentasikan pada Simposium Internasional Ilmiah LUSI

26 Mei 2011, dilaksanakan BPLS dan HSF (Australia)

Koleksi Lusi Library:Knowledge Managemant

Aspek Geoheritate-Geodiversity usulan Geopark Lusi

Dikontribusikan oleh: Prof. Dr. Hardi Prasetyo

Plt. Kepala Bapel BPLS

Struktur Presentasi

Pendahuluan

Definisi, Asalmula dan Karakteristik Mud volcano

Lumpur Sidoarjo: Data dan Fakta

Tektonik Rergional

Penafsiran Geofisika

Model Semburan Lumpur Sidoarjo

Kesimpulan

Semburan Lusi mud volcano yang dahsyat dan merusak dicirikan oleh tendangan lumpur (mud kick), ketinggian diperkirakan sekitar 60m

KESIMPULAN

Ø Mud Volcanoes merupakan feonomena yang umum di Jawa Timur dan khususnya di Daerah Porong, dimana berkembang banyak mud volcano lainnya yang lokasinya tersebar dan beberapa diantaranya hingga saat ini masih aktif.

Ø Sumur eksplorasi BP-1 dikonfirmasikan tidak menembus Formasi Kujung (Kujung Formation).

Ø Analisis terhadap data Sumur BP-1, menunjukkan tidak ada reservoir yang signifikan sampai pada kedalaman total (Total Depth), walaupun terdapat satuan pasir volkanik yang sangat ketat. Sehingga diperkirakan reservoir haruslah berasal dari kedudukan stratigrafi yang lebih dalam, daripada kedalam total di Sumur BP-1.

Ø Analisis laboratorium memberikan kepercayaan bahwa lumpur dan air berasal dari dua sumber yang berbeda posisi kedalamannya.

Ø Tekanan yang bertahan dari suatu semburan yang belum berhenti tersebut, berasal dari suatu proses magmatik dimana membentuk uap air panas dan di keluarkan ke permukaan melalui suatu patahan atau rekahan.

Ø Sumber air dan asosiasi gas berasal dari suatu struktur dalam, sebagaimana didukung hasil analisis kimia gas dan air.

Ø Panjang umur semburan mud volcano Lusi akan berlangsung lama dan dengan periode antara (transisi) (The longevity of SMV will last long with the intermittent period).

Ø Aktivitas dipengaruhi oleh penumpukan tekanan dihasilkan dari transformasi panas berasal dari magmatik dan dapat dipercepat oleh reaktivasi patahan karena proses-proses tektonik (derived from heat transformation from magmatic and can be accelarated by fault reactivation due to tectonic processes.)

Ø Hal di atas memberikan Pemaknaan bahwa SEMBURAN GEYSER LUSI MEMPUNYAI PERILAKU YANG TIDAK DAPAT DIDUGA.

PENDAHULUAN

Ø Semburan Lusi terjadi 29 Mei 2006, selanjutnya telah berkembang menjadi suatu ajang perdebatan terkait pada fenomena geologi diantara para ahli Kebumian bahkan dengan ahli pemboran eksplorasi.

Ø Sebagian besar perdebatan yang berkembang berkisar antara penyebab dan pemicu dari semburan ini.

Ø Apakah karena kesalahan dari pemboran Sumur Banjar Panji-1 atau berkaitan dengan Gempabumi yang terjadi pada 27 Mei 2006 (Gempabumi Yogyakarta).

Ø Semburan yang terus berlangsung sejak saat itu, selanjutnya telah membentuk suatu “gunung”.

Ø Terminologi Mud Volcano telah digunakan untuk menguraikan fenomena ekstrusi atau semburan lumpur Sidoarjo.

Ø Apa sebenarnya lumpur yang telah disemburkan Lusi?

Kronologi Semburan dilaporkan Lapindo

Semburan awal diikuti dua semburan lainnya, namun yang permanen saat ini adalah yang pertama (Sulung), 8 April 2010 lahir semburan kedua disebut Bungsu sampai sekarang.

Ø Semburan 1: 29 Mei, 2006, 150 m Baratdaya dari sumur BP-1.

Ø Semburan 2: 1 Juni , 2006 150 m timurlaut dari sumur BP-1.

Ø Semburan 3: 2 Juni , 2006 500 m timurlaut dari sumur BP-1.

Ø Semburan Utama tetap pada Lokasi 1

II. MUD VOLCANO: DEFINISI, ASAL USUL DAN KARAKTERISTIK

Mud volcano muncul melalui rekahan atau patahan dari suatu lapisan berkedudukan dalam, dengan kondisi tekanan tinggi dan plastis sehingga mudah bergerak.

Ø Mud volcano merupakan suatu istilah umum pada geologi, yang mempunyai makna genetik atau kejadian (genetic meaning).

Ø Istilah mud volcano secara umum, digunakan untuk menguraikan kenampakan dari suatusemburan yang terdiri dari air atau lumpur yang berasosiasi dengan gas metan (CH4).

Ø Komposisi dari material mengindikasikan bahwa asal usul mungkin berasal dari satuan serpih atau lumpur diapir (shale or mud diapiric).

Ø Mud volcano tidak harus selalu dalam bentuk kubah atau kerucut, kenampakan ini dapat berasal dari masa-masa yang tidakjelas. Dimana bila diperas akan bergerak pada bidang patahan atau rekahan.

MUD VOLCANO DI DUNIA

Jebel-u-Ghurab, Makran Desert, Pakistan; Mud volcano di Columbia;

Mud volcano di Daerah Selatan Timor.

Mud volocano di Colorado, USA; Taiwan; Azerbaizan, dan di Serawak Malaysia.

Bagaimana mud volcano Lusi?

Dominan cairan, panas, tanpa kerucut, dengan kecepatan luapan luar biasa.

Perbandingan dengan mud volcano aktif di Bleduk Kuwu:

Semburan lumpur warna hitam, Sumber Formasi Lidah (Pliosen-Pleistosen), air asin dan panas, dominan uap air dengan sedikit sulfide.

PROSES MUD VOLCANO

Ø Kecepatan sedimentasi dan penguburan yang cepat memerangkap air yang berlebih.

Ø Pembebanan sedimen dihasilkan dari tekanan pori tinggi, yang tidak normal pada formasi serpih yang berada di bawah kompaksi (in undercompacted shale formations).

Ø Mud volcano tampaknya berhubungan dengan bidang rekahan, patahan atau lipatan yang tajam.

Ø Semburan dapat terjadi bila lumpur dan pasir mengalami pemerasan kearah atas oleh daya dari gempa.

Ø Suatu gangguan dari ketidakstabilan gayaberat bisa memicu awal dari aliran, dimana merupakan tektonisme orogenik.

Ø Pelepasan yang mendadak dan ekspansi kearah atas dari gas tidak terlarut mungkin juga memegang peran kunci.

Ø Model untuk evolusi mud volcano yang diusulkan oleh Kopf et al (1996) untuk semburan dahsyat dengan even aliran bongkah (debris flow) di Mediterania.

Ø Fase semburan, awal dari kerucut klastik.

Ø Sumber lumpur berasal dari material yang semi konsolidasi yang dapat disemburkan dari patahan yang diaktifkan kembali.

Ø Aliran turbid (turbidity currents), aliran bongkah lumpur (mud debris flow).

Ø Amblesan, dan berlanjut aliran lumpur.

Model mud volcano dari Van Rensbergen et al. (1999).

Model yang paling umum dari suatu mud volcano dimana serpih yang plastis bergerak berhubungan juga dengan pembentukan hidrokarbon, sebagai penggerak utama dari diapir serpih dimana lumpur dan cairan berasal dari sistem yang sama.

Model diapirik berhubungan dengan Pembebebanan tektonik dan Penyesaran naik (overthrusting).

Model mud volcano dengan perkembangan pipa pengumpan berganda

Apa sebenarnya Mud Volcano di Sidoarjo??

Mud volcano Sidoarjo sangat jelas mempunyai penjelasan yang unik dalam hal dari sudut pandang dari asal usulnya.

Dimana tidak mempunyai makna yang sama, dengan kejadian mud volcano (genetic mud volcano) yang telah diketahui sebelumnya, umum disebut type mud volcano.

Data dan Fakta: Semburan dari Lusi mud volcano

Apa sebenarnya lumpur?

Perbandingan antara air dan lumpur: yaitu 70:30, diameter Pusat Semburan 40-50m.

Komposisi (volumetrik) lumpur: Kerikil ~ 30%, partikel halus dan air &70%

Lumpur panas Sidoarjo merupakan campuran dari cairan dan padatan dengan mengandung air asin, lumpur, pasir dan gas dan uap air yang mencapai suhu 100oC.

Memperlihatkan Korelasi stratigrafi dengan Ringkasan Log Sumur Banjarpanji-1

Tujuan Pemboran Eksplorasi: Batugamping Miosen Awal dan Batutamping Pliosen

Keterangan bahwa formasi Batugamping Formasi Kujung belum ditembus sumur eksplorasi BP-1.

Data memperlihatkan data evaluasi fisika batuan dikorelasi dimana mengindikasikan terdapatnya Zona Tekanan berlebih (Overpressure Zone) dengan Ringkasan Sumur Eksplorasi.

Data densitas dan sonik kompresif dan shear memberikan kepercayaan terdapatnya Zona Overpressure pada interval 4000-6000 kaki (1300-2000m).

Satuan ini kemungkinan berada pada kondisi yang plastis, serpih yang tidak terkompaksi, dikontrol oleh sedimentasi yang cepat.

Penguburan yang cepat dari serpih dengan rasio pasir/serpih yang rendah menghasilkan zona dengan permeabilitas rendah dimana mengeluarkan air pada kecepatan yang sangat rendah menyebabkan suatu kondisi overpressure..

ANALISIS KANDUNGAN LUMPUR, AIR DAN GAS DARI LUSI MUD VOLCANO: DARI INDIKATOR BIOLOGI, KIMIA DAN FISIK.

• • • Penentuan umur satuan lumpur berdasarkan kandungan fosil foraminifera dan fosil nano menunjukkan umur Awal Pliosen (tidak lebih tua dari 4,9 Juta tahun), dan lumpur ini berasal dari Formasi Kalibeng.

  • Di sumur BP-1 satuan lumpur Formasi Kalibeng berlokasi pada kedalaman dari ~1300m sampai 2000m.

  • • Hasil analisis Xray menunjukkan bahwa lumpur terdiri dari mineral-mineral: pirit, albit, kaolinit, paragonit, dan halit.

  • • Data tersebut menunjukkan bahwa batuan-batuan telah mempunyai pengalaman terhadap proses alterasi hidrotermal (hydrothermal alteration) dan air berasosiasi dengan lumpur adalah asin, sehingga ditentukan bahwa air asin tidak berasal dari lumpur.

  • • Fakta dari analisis air menunjukkan, didominasi oleh Natrium (Na), Magnesium (Mg) dan Kalsium (K), mengandung lebih 8 mg/l dan klorid (Cl) diatas 1,8 mg/l.

  • • Kandungan klorit di atas sekitar 14000 ppm, sedangkan Formasi Kujung atau Formasi Kalibeng mempunyai kandungan klorit yang <10000 ppm, atau Formasi Kujung pada sumur Porong #1 mengandung klorit Cl 11000 ppm.

  • • Hadirnya gas T H2S, mengindikasikan bahwa gas telah diuraikan dari struktur dalam (deep structure), kemungkinan Formasi Kujung sebagaimana yang umum didapatkan pada Cekungan Jawa Timur.

  • • Analisis Gas yang disemburkan selain H2S, juga terdapat gas-gas lainnya; C1: 96%, C2 :4.1%, C3: 2.6%, C44% nC4:1.0%, C5:1.4%

  • • Komposisi isotope gas yang disemburkan di Lusi mendukung hipotesis asal usul percampuran antara biogenik dan termogenik (a mixed biogenic and thermogenic origin) (e.g. cfr. Bernard et al., 1978; Whiticar, 1999; Quoted from Mazzini et al 2007)

  • • Korelasi dengan data seismik menunjukkan bahwa lumpur telah berasal dari zona tekanan lebih (overpressure zone) berlokasi pada kedalaman sekitar 1300-2000m.

  • • Analisis air dilakukan oleh Badan Geologi, KESDM menunjukkan hadirnya Deuterium, dimana juga mengindikasikan sumber dari magma dalam (indicated from deep magma source).

Semburan Lumpur Sidoarjo berdasarkan Isotop Oksigen (δ ¹⁸0) dan kandungan Deuterium (δ D), merupakan bukti adanya hubungan dengan makmatik dalam (is influenced by deep magmatic).

Panas magmatik (Magmatic heat) ditransmisi dari struktur dalam melalui reaktifasi patahan yang menembus Formasi Kujung. Selanjutnya dan disemburkan di permukaan, sebagai uap air panas yang dikenal Mud Volcano Sidoarjo (vapour hot water and known as Sidoarjo Mud Volcano).

Penggerak utama dari ekstrusi adalah transformasi dari proses-proses panas dari magmatik yang membentuk uap air panas (the transformation of hot magmatic process to the formation of vapor hot water).

Analisas dari air menunjukkan umur yang lebih tua dari 50.000 tahun, dan memberikan pembuktian tidak adanya hubungan dengan air meteorit juga air laut pada kondisi saat ini.

Kondisi semburan 29 Mei 2008, jam 0900 pagi.

Semburan di lapangan rerumputan, dalam hal ini tidak menyembur pada lokasi sumur eksplorasi BJP-1.

Sejarah semburan dan luapan lumpur bermula dengan kecepatan ~ 5000 m³/hari dan secara cepat mencapai 50,000 m³/hari. Selanjutnya telah mencapai puncaknya ~150,000 m³/hari, rata-rata ~100,000 m³/hari, dan setelah 5 tahun pada 2011 diperkirakan sekitar 10,000 m³/hari.

Pertanyaan mengapa semburan demikian dahsyat?

Isu Aktual

• Komposisi dari lumpur 30% dan air panas 70% dengan temperatur dia atas 100⁰ C, dan sangat besarnya kecepatan aliran (puncak mencapai 150.000 M3/hari, nilai ini ekuivalen dengan volume 1.000.000 Barel Minyak/hari). Hal ini sebagai suatu bukti yang meyakinkan bahwa tidaklah mengindikasikan Lusi sebagai suatu mud volcano yang normal.

• Hadirnya gas H2S kemungkingan berasal dari Formasi Kujung, dimana Formasi Kujung sendiri tidak ditembus oleh sumur BP-1.

• Hadirnya gas jenis termogenik juga mendukung asal-usul sumber yang dalam.

• Sebagai tambahan terdapatnya Deuterium sebagaimana diperlihatkan dari analisis air dilaksanakan oleh Badan Geologi, KESDM memberikan kepercayaan sumbernya berhubungan dengan proses magmatik.

• Debit semburan yang bermula sekitar 5000 m3/hari selama semburan awal, dengan puncak lebih dari 150,000 m3/hari dan rata-rata pada 100,000 m3/hari mengindikasikan suatu proses-proses yang alami (natural processes).

• Pertanyaan yang utama adalah apa yang dapat memelihara daya dari semburan yang telah berlangsung sampai saat ini ( 5 tahun ) dengan semburan tidak pernah berhenti?.

• Suatu jawaban yang wajar adalah bahwa bertahannya tekanan karena berasal dari proses-proses magmatik pada suatu kedalamanan yang besar.

• Perlu dicatat bahwa tidak ada yang signifikan dan jelas adanya struktur serpih diapir di Formasi Kalibeng pada interval kedalaman (2000 kaki – 6000 kaki) atau 650-2000m.

• Sangatlah jelas bahwa lumpur dan air berada pada dua sistem yang berbeda, dengan kata lain lumpur dan air berasal pada kedalaman yang berbeda.

TEKTONIK REGIONAL

Profil Subduksi-Cekungan Busur Belakang yang berhubungan dengan pembubungan selubung.

TEKTONIK REGIONAL JAWA TIMUR

Kedudukan Tektonik Sidoarjo pada Cekungan busur belakang (backarc basin), yang relatif dekat dengan Gugusan Gunung Welirang-Arjuno pada posisi daerah busur depan (forearc region)

Peta Struktur Regional dan Fisiografi dri Jawa Timur (Latief et al. 1990).

Nilai aliran panas (heat flow) dan gayaberat (gravity) berkorelasi baik dengan terdapatnya cekungan dalam (deep basin) pada kedalaman Lebih 6 km, diikuti oleh penipisan kerak (crustal thinning) dan pembubungan panas (thermal updomming).

Kedudukan Geologi dan Geodinamika yang mengontrol sebaran dari mud volcano di Jawa Timur dimana berkorelasi baik dengan data gayaberat dan aliran panas

LUSI DAN PATAHAN

Mud volcano, Sungai dan Gawir – mempunyai kelurusan dengan bidang Patahan.

Sangat panjang propagasi rekahan tampaknya karena ada kaitan dengan kegiatan tektonik/gempubumi di kawasan.

Kedudukan Geologi Jawa Timur

• Batas lempeng konvergensi dan subduksi dari lempeng samudera.

• Bagian utara dari Jawa: Cekungan busur belakang, secara tektonik aktif bagian dari Zona Kendeng:

• Rezim Ekstensi dicirikan oleh penenggelaman dan pengendapan sedimen yang cepat.

• Kecepatan sedimen yang tinggi, menyebabkan sedimen serpih berada pada yang tidak stabil di bawah kompaksi.

• Pengendapan sedimen yang kaya organik, memproduksi hidrokarbon.

à Ideal untuk Pembentukan mud volcano

PENAFSIRAN SEISMIK REFLEKSI

Sumur Eksplorasi BJP-1 memperlihatkan tidak adanya bukti keberadaan lapisan serpih tidak kompak dan tidak jelas adanya struktur diapir.

Perbandingan rincian struktur di sumur eksplorasi BP-1 dan dan Prg-1 (mud volcano purba).

Rincian struktur di sumur eksplorasi BP-1 (mud volcano aktif) dan Prg-1 (mud volcano Purba) dengan struktur internal yang komplek (struktur runtuh).

Penampang Seismik b96-504, Area Banjar Panji–Jawa Timur (Izin dari Lapindo 2006).

Sketsa penafsiran struktur Penampang Seismik refleksi: pola patahan dan diapir lumpur.