Struktur Geologi Sulawesi Oleh PDF

Preview

Summary

Struktur Geologi Sulawesi Oleh: Armstrong F. Sompotan Perpustakaan Sains Kebumian Institut Teknologi Bandung, 2012 Oleh: Armstrong F. Sompotan Institut Teknologi Bandung, 2012 “Tidak ada yang tidak bisa ditemukan” Armstrong F. Sompotan Kata Pengantar Sulawesi terletak pada pertemuan 3 Lempeng besar...

Description

Struktur Geologi

Sulawesi

Oleh: Armstrong F. Sompotan

Perpustakaan Sains Kebumian Institut Teknologi Bandung, 2012

Oleh: Armstrong F. Sompotan Institut Teknologi Bandung, 2012

“Tidak ada yang tidak bisa ditemukan” Armstrong F. Sompotan

Kata Pengantar Sulawesi terletak pada pertemuan

3 Lempeng besar, yang

menyebabkan

sangat

kondisi

tektoniknya

kompleks,

dimana

kumpulan batuan dari busur kepulauan, batuan bancuh, ofiolit, dan bongkah dari mikrokontinen terbawa bersama proses penunjaman, tubrukan, serta proses tektonik lainnya. Adapun struktur geologi yang berkembang didominasi sesar-sesar mendatar, dimana mekanisme pembentukan struktur geologi Sulawesi bisa dijelaskan dengan model simple shear. Bandung, Mei 2012 PENULIS Armstrong F. Sompotan Program Doktor Sains Kebumian Institut Teknologi Bandung

Daftar Isi 1.

Pendahuluan

2.

1

Geologi Sulawesi 2.1. Mandala Barat (West & North Sulawesi Volcano-Plutonic Arc) 2.1.1. Mandala Barat Bagian Utara 2.1.2. Mandala Barat Bagian Barat 2.2. Mandala Tengah (Central Sulawesi Metamorphic Belt) 2.3. Mandala Timur (East Sulawesi Ophiolite Belt) 2.4. Fragmen Benua Banggai-Sula dan Tukang Besi

4

3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5.

Stratigrafi Sulawesi Stratigrafi Sulawesi Utara Stratigrafi Sulawesi Selatan Stratigrafi Sulawesi Barat Stratigrafi Sulawesi Tengah Stratigrafi Banggai Sula

31 31 33 36 39 39

4. 4.1. 4.2. 4.3.

Perkembangan Tektonik Sulawesi Kapur Akhir Paleogen Neogen

41 42 43 45

5. Sejarah dan Mekanisme Struktur Geologi 5.1. Sejarah Geologi 5.2. Mekanisme Struktur Geologi

47 47 51

6.

Epilogue

52

Bibliografi Biodata penulis

53 55

5 6 11 16 19 27

1

1. Pendahuluan Sulawesi atau celebes terletak di bagian tengah wilayah kepulauan Indonesia dengan luas wilayah 174.600 km². Bentuknya yang unik menyerupai huruf K dengan empat semenanjung, yang mengarah ke timur, timur laut, tenggara dan selatan. Sulawesi berbatasan dengan Borneo di sebelah barat, Filipina di sebelah utara, Flores di sebelah selatan, Timor di sebelah tenggara dan Maluku di sebelah timur. Sulawesi dan sekitarnya merupakan daerah yang kompleks karena merupakan tempat pertemuan tiga lempeng besar yaitu; lempeng Indo-Australia yang bergerak ke arah utara, lempeng Pasifik yang bergerak ke arah barat dan lempeng Eurasia yang bergerak ke arah selatan-tenggara serta lempeng yang lebih kecil yaitu lempeng Filipina.

2

Gambar 1. Zona Batas Lempeng Indonesia (Hall and Smyth, 2008)

Proses tumbukan keempat lempeng tersebut menyebabkan Pulau Sulawesi memiliki empat buah lengan dengan proses tektonik yang berbeda-beda membentuk satu kesatuan mosaik geologi. Pulau ini seakan dirobek oleh berbagai sesar seperti; sesar Palu-Koro, sesar Poso, sesar Matano, sesar Lawanopo, sesar Walanae, sesar Gorontalo, sesar Batui, sesar Tolo, sesar Makassar dan lain-lain, dimana berbagai jenis batuan bercampur sehingga posisi stratigrafinya menjadi sangat rumit. Pada bagian utara pulau Sulawesi terdapat palung Sulawesi utara yang terbentuk oleh subduksi kerak samudera dari laut Sulawesi, sedangkan di bagian tenggara Sulawesi terdapat sesar Tolo yang merupakan tempat berlangsungnya subduksi antara lengan tenggara Pulau Sulawesi dengan bagian utara laut Banda, dimana kedua

3

struktur utama tersebut dihubungkan oleh sesar Palu-Koro dan Matano. Adapun dibagian barat Sulawesi terdapat selat Makassar yang memisahkan bagian barat Sulawesi dengan busur Sunda yang merupakan bagian lempeng Eurasia yang diperkirakan terbentuk dari proses pemekaran lantai samudera pada masa Miosen, sedangkan dibagian timur terdapat fragmen-fragmen benua yang berpindah karena strike-slip faults dari New Guinea. Tabel 1. Sesar-sesar di Daerah Sulawesi dan sekitarnya (Tim Revisi Peta Gempa Indonesia, 2010)

4

2. Geologi Sulawesi Berdasarkan

struktur

litotektonik,

Sulawesi

dan

pulau-pulau

sekitarnya dibagi menjadi empat, yaitu; Mandala barat (West & North Sulawesi Volcano-Plutonic Arc) sebagai jalur magmatik yang merupakan bagian ujung timur Paparan Sunda, Mandala tengah (Central Sulawesi Metamorphic Belt) berupa batuan malihan yang ditumpangi batuan bancuh sebagai bagian dari blok Australia, Mandala timur (East Sulawesi Ophiolite Belt) berupa ofiolit yang merupakan segmen dari kerak samudera berimbrikasi dan batuan sedimen berumur Trias-Miosen dan yang keempat adalah Fragmen Benua Banggai-Sula-Tukang Besi, kepulauan paling timur dan tenggara Sulawesi yang merupakan pecahan benua yang berpindah ke arah barat karena strike-slip faults dari New Guinea.

5

Gambar 2. Peta Geologi Sulawesi (Hall and Wilson, 2000)

2.1 Mandala Barat (West & North Sulawesi Volcano-Plutonic Arc)

Mandala barat memanjang dari lengan utara sampai dengan lengan selatan pulau Sulawesi. Secara umum busur ini terdiri dari batuan volkanik-plutonik berusia Paleogen-Kuarter dengan batuan sedimen berusia mesozoikum-tersier dan batuan malihan. Van Leeuwen (1994) menyebutkan bahwa mandala barat sebagai busur magmatik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu bagian utara dan barat. Bagian utara memanjang dari Buol sampai sekitar Manado, dan bagian barat

6

dari Buol sampai sekitar Makassar. Batuan bagian utara bersifat riodasitik sampai andesitik, terbentuk pada Miosen - Resen dengan batuan dasar basaltik yang terbentuk pada Eosen - Oligosen. Busur magmatik bagian barat mempunyai batuan penyusun lebih bersifat kontinen yang terdiri atas batuan gunung api - sedimen berumur Mesozoikum - Kuarter dan batuan malihan berumur Kapur. Batuan tersebut diterobos granitoid bersusunan terutama granodioritik sampai granitik yang berupa batolit, stok, dan retas.

2.1.1 Mandala Barat Bagian Utara Busur Sulawesi Utara mencakup Propinsi Sulawesi Utara dan Gorontalo, memanjang sekitar 500km dari 1210E - 125020’E dengan lebar 50-70 km dan memiliki ketinggian lebih dari 2065 m, dimana ketinggian daerah di sekitar leher pulau Sulawesi mencapai 3.225 m. Geologi daerah Sulawesi Utara didominasi oleh batugamping sebagai satuan pembentuk cekungan sedimen Ratatotok. Satuan batuan lainnya adalah kelompok breksi dan batupasir, terdiri dari breksikonglomerat kasar, berselingan dengan batupasir halus-kasar, batu lanau dan batu lempung yang didapatkan di daerah Ratatotok – Basaan, serta breksi andesit piroksen. Kelompok Tuf Tondano berumur Pliosen terdiri dari fragmen batuan volkanik kasar andesitan mengandung pecahan batu apung, tuf, dan breksi ignimbrit, serta lava andesit-trakit. Batuan Kuarter terdiri dari kelompok Batuan Gunung api Muda terdiri atas lava andesit-basal, bom, lapili dan abu. Kelompok batuan termuda terdiri dari batugamping terumbu koral,

7

endapan danau dan sungai serta endapan aluvium. Adapun sirtu atau batu kali banyak terdapat di daerah sungai Buyat yang diusahakan oleh penduduk setempat sebagai bahan pondasi bangunan.

Gambar 3. Peta Geologi Manado dan Minahasa, Sulawesi Utara

8

Evolusi dari Busur Sulawesi Utara dibagi menjadi dua tahap, yaitu subduksi di bagian barat Sulawesi di awal masa Miosen (22 – 16 Ma) dan pasca tumbukan dan pengangkatan busur Sulawesi serta permulaan subduksi sepanjang palung Sulawesi Utara selama akhir Miosen sampai dengan Kuarter (9 Ma). Batuan vulkanik busur Sangihe yang berusia Pliosen-Kuarter, menyimpan banyak geologi daerah sekitar Manado di masa awal Miosen. Singkapan-singkapan kecil berupa andesit dan diorite di bawah batuan vulkanik Kuarter yang menutupi kepulauan Sangihe dan bagian utara Manado, menunjukkan bahwa busur volkanik yang lebih tua berada di sepanjang pantai bahkan mungkin sampai ke Mindanao yang membentuk basement busur Sangihe saat ini. Adapun busur Neogen yang merupakan busur batuan gunung api tidak berada di antara Tolitoli dan Palu di sekitar leher pulau Sulawesi, hal ini disebabkan karena pengangkatan tingkat tinggi dan erosi dalam, dimana batuan granit lower Miosen tidak diketahui, dan bukti bahwa busur Sulawesi di masa awal Miosen meluas ke arah leher pulau Sulawesi sangat sedikit. Meskipun demikian, masih bisa disimpulkan bahwa zona Benioff di awal Miosen berada sepanjang leher pulau Sulawesi ke arah selatan menuju sesar Paleo Palu-Matano.

9

Gambar 4. Peta Geologi Gorontalo

10

Daerah Gorontalo merupakan bagian dari lajur volkano-plutonik Sulawesi Utara yang dikuasai oleh batuan gunung api Eosen - Pliosen dan batuan terobosan. Pembentukan batuan gunung api dan sedimen di daerah penelitian berlangsung relatif menerus sejak Eosen – Miosen Awal sampai Kuarter, dengan lingkungan laut dalam sampai darat, atau merupakan suatu runtunan regresif. Pada batuan gunung api umumnya dijumpai selingan batuan sedimen, dan sebaliknya pada satuan batuan sedimen dijumpai selingan batuan gunung api, sehingga kedua batuan tersebut menunjukkan hubungan superposisi yang jelas. Fasies gunung api Formasi Tinombo diduga merupakan batuan ofiolit, sedangkan batuan gunung api yang lebih muda merupakan batuan busur kepulauan. Geologi umum daerah Kabupaten Boalemo dan Kabupaten Gorontalo disusun oleh batuan dengan urutan stratigrafi sebagai berikut : •

Batuan beku berupa : Gabro, Diorit , granodiorit, granit, dasit dan munzonit kwarsa.

•

Batuan piroklastik berupa : lava basalt, lava andesit, tuf, tuf lapili dan breksi gunungapi.

•

Batuan sedimen berupa : batupasir wake, batulanau, batupasir hijau dengan sisipan batugamping merah, batugamping klastik dan batugamping terumbu. Endapan Danau, Sungai Tua dan endapan alluvial.

11

2.1.2 Mandala Barat Bagian Barat Pemekaran yang terjadi pada Tersier Awal membawa bagian timur dari Kalimantan ke wilayah Pulau Sulawesi sekarang, dimana rifting dan pemekaran lantai samudera di Selat Makassar pada masa Paleogen, menciptakan ruang untuk pengendapan material klastik yang berasal dari Kalimantan.

Gambar 5. Peta Geologi Sulawesi Selatan (Suyono dan Kusnama, 2010)

12

Geologi daerah bagian timur dan barat Sulawesi Selatan pada dasarnya berbeda, dimana kedua daerah ini dipisahkan oleh sesar Walanae. Di masa Mesozoikum, basement yang kompleks berada di dua daerah, yaitu di bagian barat Sulawesi Selatan dekat Bantimala dan di daerah Barru yang terdiri dari batuan metamorf, ultramafik dan sedimen. Adanya batuan metamorf yang sama dengan batuan metamorf di pulau Jawa, pegunungan Meratus di Kalimantan tenggara dan batuan di Sulawesi Tengah menunjukkan bahwa basement kompleks Sulawesi Selatan mungkin merupakan pecahan fragmen akhibat akresi kompleks yang lebih besar di masa awal Cretaceous (Parkinson, 1991). Adapun sedimen-sedimen di masa akhir Crateceous mencakup formasi Balangbaru dan Marada berada di bagian barat dan timur daerah Sulawesi Selatan, dimana formasi Balangbaru tidak selaras dengan basement kompleks, terdiri dari batuan sandstone dan silty-shales, sedikit batuan konglomerat, pebbly sandstone dan breksi konglomerat, sedangkan formasi Marada terdiri dari campuran sandstone, siltstones dan shale (van Leeuwen, 1981), dimana unit-unit formasi Balangbaru berisi struktur khas sedimen aliran deposit, termasuk debris flow, graded bedding dan indikasi turbidit. Batuan vulkanik berumur Paleosen terdapat di bagian timur daerah Sulawesi Selatan dan tidak selaras dengan formasi Balangbaru. Di daerah Bantimala batuan vulkanik ini disebut Bua dan di daerah Biru disebut Langi. Formasi ini terdiri dari lava dan endapan piroklastik andesit dengan komposisi trachy-andesit dengan sisipan limestone

13

dan shale (van Leeuwen, 1981). Sifat calc-alkali dan unsur tanah tertentu menunjukkan bahwa batuan vulkanik merupakan hasil subduksi dari arah barat (van Leeuwen, 1981). Formasi Malawa terdiri dari arkosic, sandstone, siltstone, claystone, napal dan konglomerat diselingi dengan lapisan batubara dan limestone. Formasi ini terletak di bagian barat daerah Sulawesi Selatan dan tidak selaras dengan formasi Balangbaru. Formasi Malawa diduga telah diendapkan dari laut marjinal ke laut dangkal. Formasi limestone Tonasa selaras Formasi Malawa atau batuan vulkanik Langi. Formasi Tonasa berumur Eosen sampai dengan pertengahan Miosen (Van Leeuwen, 1981). Formasi Malawa dan formasi Tonasa tersebar luas di bagian barat Sulawesi Selatan, dimana kedua formasi tersebut tidak tersingkap di bagian timur sesar Walanae selain singkapan kecil formasi limestone Tonasa. Formasi Salo Kalupang yang sekarang terletak di sebelah timur Sulawesi Selatan terdiri dari sandstone, shale dan claystone interbedded dengan batuan vulkanik konglomerat, breksi, tufa, limestone dan napal. Berdasarkan teknik foraminifera dating, usia formasi Salo Kalupang diyakini berkisar awal Eosen sampai dengan akhir Oligosen. Formasi ini seusia dengan formasi Malawa dan bagian bawah formasi Tonasa. Formasi Kalamiseng tersingkap di sebelah timur sesar Walanae, yang terdiri dari breksi vulkanik dan lava dalam bentuk pillow lava ataupun massive flows yang ber-interbedded dengan tufa, batupasir dan napal. Pegunungan Bone ditafsirkan

14

sebagai bagian dari ophiolit berdasarkan anomali high gravity dan MORB, dimana formasi Bone diduga terdiri dari wackestone bioklastika dan butiran packstones foraminifera planktonik.

Gambar 6. Peta Geologi Sulawesi Barat

Bagian teratas formasi Camba yaitu batuan vulkanik Camba yang terletak di bagian barat, terdiri dari breksi vulkanik dan konglomerat,

15

lava dan tuf interbedded dengan marine sedimen. Foraminifera dating menduga batuan vulkanik Camba beumur akhir Miosen. Batuan vulkanik Parepare adalah sisa-sisa gunung strato-volcano yang terdiri aliran lava dan breksi piroklastik berumur akhir Miosen. Aliran lava yang menengah untuk asam dalam komposisi. Batuan vulkanik Plio/Pliestocene gunung strato-volcano Lompobatang terletak paling selatan daerah Sulawesi Selatan dengan ketinggian 2.871 m. Batuan vulkanik ini terdiri dari silika yang tidak tersaturasi dalam alkali potassic dan asam silika yang tersaturasi dengan aliran lava shoshonitic dan breksi piroklastik. Pada pertengahan Miosen sampai dengan Pleistosen batuan vulkanik Sulawesi Selatan mencakup formasi Camba, memiliki sifat alkali sebagai akibat dari peleburan parsial mantel atas yang kaya akan unsur-unsur yang tidak kompatibel dengan metasomatism. Hal ini mungkin berhubungan dengan subduksi sebelumnya di awal Miosen dalam konteks intraplate distensional. Sifat alkali gunung api ini diduga disebabkan oleh asimilasi berlebihan dari limestone/batu gamping tua yang mencair dan bergabung dengan material benua kedalam subduksi busur vulkanik. Batuan magmatis berumur Neogen di bagian barat daerah Sulawesi Tengah berhubungan erat dengan penebalan dan pelelehan litosfer. Sifat bimodal dari batuan Igneous berumur Neogen di daerah ini diperkirakan dari pencairan mantel peridotit dan kerak yang menghasilkan komposisi alkalin basaltik (shoshonitic) dan granitik yang mencair. Pada sendimentasi akhir Miosen ditandai dengan perkembangan formasi Tacipi. Formasi Walanae secara lokal tidak selaras dengan formasi Tacipi, dimana formasi Walanae diperkirakan

16

berumur pertengahan Miosen sampai dengan Pliosen. Di bagian Timur Sengkang Basin, pembentukan Walanae dapat dibagi menjadi dua interval, yaitu interval yang lebih rendah yang terdiri dari batuan mudstone yang berumur calcareous dan interval yang bagian atas yang lebih arenaceous. Batu gamping (Limestone) di ujung selatan daerah Sulawesi Selatan dan yang berada di Pulau Selayar yang disebut selayar limestone, merupakan bagian formasi Walanae. Batuan selayar limestone terdiri dari coral limestone, calcarenite dengan sisipan napal dan sandstone. Unit karbonat ini diperkirakan berumur Miosen sampai dengan Pliosen. Hubungan formasi Walanae dan Selayar limestone terdapat di Pulau Selayar. Terrace, aluvial, endapan danau dan endapan pantai terjadi secara lokal di Sulawesi Selatan, dimana pengangkatan Sulawesi Selatan ditandai dengan terangkatnya deposit terumbu karang (van Leeuwen 1981).

2.2 Mandala Tengah (Central Sulawesi Metamorphic Belt)

Gambar 7. Peta Geologi Wilayah Palu-Koro, Sulawesi Tengah

17

Batuan magmatik potassic calc-alkaline berusia akhir Miosen di Sulawesi Tengah terdapat di bagian kiri bentangan zona sesar PaluKoro, dimana batuan granit di wilayah tersebut berkorelasi dengan subduksi microcontinent Banggai-Sula dengan Pulau Sulawesi pada pertengahan Miosen. Berdasarkan aspek petrografi, batuan granit berumur Neogen tersebut dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok dari yang paling tua sampai dengan yang termuda untuk melihat karakteristik perubahannya di masa mendatang. Pertama adalah KF-megacrystal bantalan granit yang kasar (Granitoid-C) yang terdistribusi di bagian utara dan selatan wilayah Palu-Koro yang berumur 8,39-3,71 Ma, dimana dua karakteristik petrografi tersebut dapat dibedakan menjadi dua, yaitu biotit yang mengandung granit dan hornblende sebagai mineral mafik (4,15-3,71 Ma dan 7,05-6,43 Ma) dan biotit yang mengandung granit sebagai mineral mafik utama (8,39-7,11Ma). Kelompok kedua adalah batuan granit medium mylonitic-gneissic (Granitoid-B) yang relatif terdapat di daerah pusat (sekitar Palu-Kulawi) berupa medium grained granitoids yang kadangkadang mengandung xenoliths. Batuan granit ini juga dapat dibagi lagi menjadi hornblende-biotit yang terdistribusi di bagian selatan (Saluwa-Karangana) sekitar 5,46-4,05 Ma dan granit bantalan biotit yang berumur 3,78-3,21 Ma di sekitar Kulawi. Kelompok ketiga adalah Fine and biotite-poor granitoid (Granitoid-A) kelompok batuan termuda yang tersebar di daerah Palu-Koro sekitar 3,07-1,76 Ma, yang nampak sebagai dyke kecil hasil potongan dari granit lain. Batuan tersebut berwarna putih bersih mengandung sejumlah biotites

18

sebagai mineral mafik tunggal, kebanyakan batuan tersebut terlihat di antara daerah Sadaonta dan Kulawi.

Gambar 8. Peta Geologi Sulawesi Tengah (Villeneuve dkk., 2002)

19

2.3 Mandala Timur (East Sulawesi Ophiolite Belt)

Gambar 9. Peta Geologi Mandala Timur Sulawesi

20

Batuan kompleks ofiolit dan sedimen pelagis di Lengan Timur dan Tenggara Sulawesi dinamakan Sabuk Ofiolit Sulawesi Timur. Sabuk ini terdiri atas batuan-batuan mafik dan ultramafik disertai batuan sedimen pelagis dan melange di beberapa tempat. Batuan ultramafik dominan di Lengan Tenggara, tetapi batuan mafiknya dominan lebih jauh ke utara, terutama di sepanjang pantai utara Lengan Tenggara Sulawesi. Sekuens ofiolit yang lengkap terdapat di Lengan Timur, meliputi batuan mafik dan ultramafik, pillow lava dan batuan sedimen pelagis yang didominasi limestone laut dalam serta interkalasi rijang berlapis. Berdasarkan data geokimia sabuk Ofiolit Sulawesi Timur ini diperkirakan berasal dari mid-oceanic ridge (Surono, 1995).

Gambar 10. Peta Geologi Sulawesi Tenggara (Surono, 1998)

21

Continental terrain Sulawesi Tenggara (The Southeast Sulawesi continental terrain = SSCT) menempati area yang luas di Lengan Tenggara Sulawesi, sedangkan sabuk ofiolit terbatas hanya pada bagian utara lengan tenggara Sulawesi. SSCT berbatasan dengan Sesar Lawanopo di sebelah timur laut dan Sesar Kolaka di sebelah barat daya. Dataran ini dipisahkan dari Dataran Buton oleh sesar mendatar, dimana pada ujung timur terdapat deretan ofiolit yang lebih tua. SSCT memiliki batuan dasar metamorf tingkat rendah dengan sedikit campuran aplitic, karbonat klastik berumur Mesozoikum dan limestone berumur Paleogen. Deretan sedimen klastik tersebut mencakup formasi Meluhu di akhir Triassic dan unit limestone ...