STRATIGRAFI GEOLOGI REGIONAL JAWA.pdf

STRATIGRAFI GEOLOGI REGIONAL JAWA.pdf

1. STRATIGRAFI REGIONAL JAWA
Uraian stratigrafi daerah Jawa bagian timur ditekankan disini mengingat ekskursi yang akan
dilakukan meliputi wilayah Propinsi Jawa Tengah dan Jawa Timur.

Pembagian zona fisiografi Jawa yang dibuat oleh Van Bemmelen (1949) (Gambar 11), pada dasarnya
juga mencerminkan aspek struktur dan stratigrafinya (tektonostratigrafi). Berdasarkan aspek struktur
dan stratigrafi, Smyth et al. (2005) membagi Jawa bagian timur menjadi empat zona tektonostratigrafi,
dari selatan ke utara: (1) Zona Pegunungan Selatan (Southern Mountain Zone), (2) Busur Volkanik masa
kini (Present-day Volcanic Arc), (3) Zona Kendeng (Kendeng Zone), dan (4) Zona Rembang (Rembang
Zone) (Gambar 12). Pembagian ini menganggap Pegunungan Serayu Selatan (South Serayu
Mountain) (Van Bemmelen, 1949) sebagai bagian dari Zona Pegunungan Selatan, sedangkan Zona
Randublatung (Van Bemmelen, 1949) sebagai bagian dari Zona Rembang. Stratigrafi Zona Pegunungan
Selatan, Zona Kendeng, dan Zona Rembang, telah banyak dikaji oleh para peneliti terdahulu (Sartono,
1964; De Genevraye dan Samuel, 1972; Baumann et al.,1972; Asikin, 1974; Sumarso dan Ismoyowati,
1975; Nahrowi et al, 1978; Sujanto dan Sumantri, 1977; Pringgoprawiro, 1983; Pertamina-
Robertson Research, 1986; Phillips et al., 1991; Bransden dan Matthews, 1992; Samodra et al., 1993;
Rahardjo et al., 1995; Smyth et al., 2005) dan hasil penelitian terdahulu ini dirangkum
dalam Gambar 16. Rangkuman ini dibuat dengan maksud agar diperoleh gambaran secara lebih
menyeluruh tentang stratigrafi wilayah Jawa bagian timur terutama meliputi tiga dari empat zona di
atas, yakni Zona Pegunungan Selatan, Zona Kendeng, dan Zona Rembang. Stratigrafi Busur Volkanik
masa kini tidak dibahas karena hampir seluruhnya terdiri dari endapan Kuarter.


4.1. Karakter Batuandasar (Basement)
Berdasarkan penanggalan UPb SHRIMP dari butiran-butiran mineral zircon yang dipisahkan dari
batuan-batuan sedimen, volkanik dan intrusif di Jawa Timur, Smyth et al. (2005) berhasil mendapatkan
informasi penting tentang karakter batuandasar Jawa Bagian Timur. Sampel-sampel zircon
memberikan suatu kisaran umur mulai dari Kenozoikum sampai Archean (Pra-Kambrium). Zircon
berumur Kenozoikum dijumpai dalam batuan-batuan sedimen, volkanik dan intrusif Jawa Timur yang
menunjukkan umur aktifitas volkanik dan pengendapan sedimennya. Sampel zircon yang
menunjukkan umur Kapur terbatas di bagian utara dan barat Jawa Timur yang kemungkinan mirip
dengan batuandasar di Karangsambung dan di daerah Rembang High yang berdekatan dengan
Tinggian Meratus (Gambar 13). Beberapa sampel hanya mengandung umur Kenozoikum dan Kapur.
Sampel yang mengandung zircon Kapur umumnya tidak mengandung zircon Archean. Sumber-sumber
untuk zircon Kapur kemungkinan besar adalah batuan kontinental Sundaland. Sementara itu sejumlah
sampel

2. Gambar 11: Zona-zona Fisiografi Jawa (Van Bemmelen, 1949).


Gambar 12: Zona tektonostratigrafi Jawa bagian timur (modifikasi dari Smyth et al., 2005).
berasal dari Pegunungan Selatan mengandung zircon berumur Kambrium sampai Archean (Pra-
Kambrium). Terdapatnya umur Archean menunjukkan batuan magmatiknya menerobos batuandasar
asal-Gondwana di bawah Jawa Timur. Kisaran-kisaran umur yang mencirikan zircon Pegunungan
Selatan sangat mirip dengan yang dijumpai di Perth Basin, Australia Barat. Kemiripan ini menunjukkan
zircon dalam sampel Pegunungan Selatan memiliki provenan (asal sumber) dari Australia Barat.
Dengan demikian dapat diinterpretasikan terdapatnya afinitas fragmen kontinen Gondwana yang
berasal dari Australia barat sebagai batuandasar Pegunungan Selatan Jawa Timur. Hal ini didukung juga
oleh fenomena terpisahnya sejumlah fragmen kontinen dari tepi benua Australia selama Mesozoikum
sebelum pemisahan India dengan Gondwana. Suatu fragmen kontinen Australia telah hadir di Jawa
Timur pada zaman Kapur, dan tumbukannya dengan tepi tenggara Sundaland kemungkinan besar
terjadi sebelum awal Kenozoikum karena kenyataannya batuan berumur Eosen Tengah menumpang di
atasnya.

3. Gambar 13: Distribusi sampel penanggalan zircon (Smyth et al., 2005)



Gambar 14: (A) Anomali gayaberat, dan (B) Karakter batuandasar Jawa bagian timur (Smyth et al.,
2005).

Empat wilayah batuandasar dikenali oleh Smyth et al. (2005): Rembang High, Southern Mountain,
Kendeng Zone, dan Western Block (Gambar 14).
• Rembang High: Terletak di bagian utara Jawa Timur dan merupakan daerah yang terangkat
selama Kenozoikum dan memiliki endapan sedimen yang tipis dibandingkan dengan daerah
cekungan di selatannya. Litologi batuandasarnya dari pemboran dilaporkan terdiri batuan
metamorf, batuan bek, mirip dengan yang terdapat di Jalur Pegunungan Meratus dan
diinterpretasikan sebagai kompleks akrasi Kapur.
• Southern Mountain: Bukti dari penanggalan zircon menunjukkan terdapatnya kerak kontinen
di bawah busur volkanik (OAF) Pegunungan Selatan dengan anomali gayaberat Bouguer positif
yang tinggi, dan terdapatnya zircon Pra-Kambrium.
• Kendeng Zone: Sifat batuandasar zona ini tidak dapat dipastikan karena tebalnya sekuen
sedimen yang menutupinya. Zona Kendeng dikenal karena anomali Bouger negatifnya yang
menonjol dan menunjukkan batuandasarnya sangat dalam, mengandung sedimen dengan
tebal 8 km sampai 11 km (de Genevraye & Samuel, 1972, Untung & Sato, 1978).
Batuandasarnya diperkirakan memiliki sifat transisional antara tipe komplek akresi (Rembang
High) dan kontinental (Southern Mountain).
• Western Block: Daerah ini dibatasi oleh Sesar Progo-Muria yang berarah TL-BD yang menandai
berakhirnya secara mendadak anomali gayaberat negatif Kendeng Depocenter dan Rembang
High. Batuandasar di sebelah barat sturktur ini, di Jawa Tengah, merupakan komplek akresi
Melange Luk-Ulo Karangsambung.

4. Meskipun Smyth et al. (2005) mengenali 4 zona batuandasar di atas, namun hasil analisis provenan
batupasir kuarsa Eosen dari daerah-daerah Karangsambung, Nanggulan, Bayat, dan Cekungan Jawa
Timur menunjukkan bahwa batupasir Eosen Karangsambung memiliki karakter provenan yang sangat
berbeda dengan batupasir Eosen dari ketiga daerah lainnya sehingga diinterpretasikan tatanan
tektonik dan karakter batuandasar daerah Nanggulan, Bayat, dan Cekungan Jawa Timur memiliki
kemiripan sebagai basement kontinental (Prasetyadi, 2007) (Gambar 15).




Gambar 15: Hasil analisis provenan batupasir Eosen dari daerah Karangsambung, Nanggulan, Bayat,
dan Cekungan Jawa Timur (Prasetyadi, 2007).

Stratigrafi Zona Pegunungan Selatan
Zona ini merupakan busur volkanik Eosen-Miosen yang endapannya terdiri dari batuan-batuan
siliklastik, volkaniklastik, volkanik dan karbonat dengan kedudukan umum perlapisannya miring ke
selatan. Zona Pegunungan Selatan dialasi secara tidak selaras oleh batuandasar berumur Kapur seperti
yang tersingkap di daerah Karangsambung dan Bayat. Di Karangsambung singkapannya terdiri dari
himpunan batuan komplek akresi yang dikenal sebagai Komplek Melange Luk Ulo yang terdiri dari
blok-blok filit, sekis biru, eklogit, ultramafik, ofiolit, basalt, kalsilutit dan rijang tertanam dalam matrik
serpih tergerus (Asikin, 1974). Di daerah Bayat, singkapan batuandasar terdiri dari filit, sekis, dan
marmer (Sumarso dan Ismoyowati, 1975).

Batuan sedimen tertua yang diendapkan di atas ketidak-selarasan menyudut terdiri dari konglomerat
berfragmen batuan dasar dan batupasir seperti yang terdapat dalam Formasi Nanggulan dan Formasi
Wungkal-Gamping yang berumur Eosen Tengah. Di atas konglomerat dan batupasir kuarsa terdapat
endapan bersekuen transgresif yang terdiri dari batubara, batupasir dan batulanau. Pada Formasi
Nanggulan, batupasir pada bagian atas mengandung material volkanik dan sisipan batulempung
tufaan (Smyth et al., 2005). Kehadiran lapisan batugamping numulit menandai dimulainya
pengendapan di lingkungan lautan. Di lingkungan pengendapan yang lebih dalam di daerah
Karangsambung, secara tidakselaras di atas batuandasar Komplek Melange Luk Ulo, diendapkan
satuan olistostrom Formasi Karangsambung dan Formasi Totogan. Kandungan material volkanik Zona

5. Pegunungan Selatan ini ke arah bagian atas meningkat sedangkan proporsi material batuan dasar
makin berkurang. Ketebalan endapan bagian bawah zona ini diperkirakan mencapai 1000 m dengan
singkapan terbatas dijumpai di bagian barat, yakni di Karangsambung (diwakili oleh Formasi
Karangsambung), Nanggulan (Formasi Nanggulan), dan Bayat (Formasi Wungkal-Gamping). Sekuen
batuan bagian bawah ini oleh Smyth et al. (2005) disebut sebagai Synthem One Zona Pegunungan
Selatan. Synthem adalah satuan kronostratigrafi suatu satuan batuan sedimen yang dibatasi oleh
ketidakselarasan dan menunjukkan suatu siklus sedimentasi yang dipengaruhi oleh perubahan muka
air laut relatif atau tektonik. Batas atas sekuen bagian bawah Zona Pegunungan Selatan ini di daerah
Nanggulan dan Bayat merupakan ketidakselarasan Intra-Oligosen sementara di daerah
Karangsambung pengendapan berlangsung menerus (Asikin et al., 1992).




Gambar 16: Rangkuman stratigrafi regional Jawa bagian timur dari peneliti terdahulu (kiri), modifikasi
dari Smyth et al., 2005 (kanan).
Di atas bidang ketidakselarasan diendapkan suatu seri endapan yang terutama terdiri dari endapan
volkaniklastik dari Formasi Kaligesing di Kulonprogo (Pringgoprawiro dan Riyanto, 1986); Kebobutak di
Bayat ( Surono et al., 1992), dan Formasi Besole (Sartono, 1964) dan Formasi Mandalika (Samodra et
al., 1992) di Pacitan, berumur Oligo-Miosen dan meliputi seluruh daerah Zona Pegunungan Selatan.
Sekuen endapan volkaniklastik ini, yang oleh Smyth et al. (2005) disebut sebagai Synthem Two Zona
Pegunungan Selatan, merekam perkembangan dan berakhirnya Busur Volkanik Oligo-Miosen
Pegunungan Selatan. Aktifitas volkaniknya meliputi daerah yang luas, explosif dan diperkirakan
berjenis Plinian-type (Smyth et al., 2005). Komposisi endapannya berkisar mulai dari andesitik sampai
rhyolitik dan litologinya terdiri dari abu volkanik yang tebal, tuf, breksi batuapung, breksi andesitik,
kubah lava dan aliran lava dengan ketebalan berkisar mulai dari 250 m sampai lebih dari 2000 m. Akhir
atau batas atas dari sekuen volkaniklastik ini ditandai oleh peristiwa volkanik yang singkat yang
kemungkinan besar berupa suatu erupsi super (Erupsi Semilir) yang menghasilkan Formasi Semilir
(Smyth et al., 2005).

Setelah periode ketika volkanisme Oligo-Miosen jauh berkurang aktifitasnya, bahkan mati, kemudian
tererosi dan materialnya diendapkan kembali sebagai sekuen endapan berikutnya. Disamping itu
sekuen endapan berikutnya juga dicirikan oleh perkembangan paparan karbonat yang luas seperti
yang dijumpai di daerah Wonosari (Formasi Wonosari) dan Pacitan (Formasi Punung dan Formasi
Campurdarat). Endapannya mencapai ketebalan sekitar 500 m dan terumbu berkembang pada daerah-
daerah tinggian yang dibatasi sesar atau di daerah-daerah bekas gunungapi. Di bagian puncaknya

6. terdapat lapisan-lapisan debu volkanik mengandung zircon yang berdasarkan penanggalan U-Pb
SHRIMP menunjukkan umur antara 10 dan 12 jtl (Smyth et al., 2005). Umur ini diperkirakan berkaitan
dengan munculnya kembali aktivitas volkanik pada Miosen Akhir, di posisi dimana Busur Sunda masa
kini berada.

4.3. Stratigrafi Zona Kendeng
Zona yang terletak diantara Busur Volkanik masa kini dan Zona Rembang ini merupakan deposenter
utama endapan Eosen-Miosen dan mengandung sekuen yang tebal sedimen volkanogenik dan pelagik.
Zona ini sekarang merupakan lajur lipatan dan sesar anjakan berarah barat-timur.

Bagian bawah sekuen endapan zona ini tidak tersingkap namun sebagian kecil ada yang terbawa ke
permukaan oleh aktifitas poton atau gunung lumpur (mud volcano) seperti yang terdapat di daerah
Sangiran (Itihara et al., 1985). Fragmen-fragmen batuan yang terbawa ke permukaan, berupa
batupasir gampingan dan konglomerat mengandung Nummulites, mirip dengan sebagian karakter
litologi sekuen bagian bawah Zona Pegunungan Selatan dan disebut Synthem One Zona Kendeng
(Smyth et al., 2005). Di atas sekuen bagian bawah ini diendapkan sekuen tebal yang umumnya terdiri
dari batupasir volkaniklastik dan batulempung pelagik dari Formasi Pelang, Formasi Kerek dan Formasi
Kalibeng (De Genevraye dan Samuel, 1972). Formasi Pelang, berumur Miosen Awal, terdiri dari napal
kaya foram dengan sisipan batugamping mengandung foram besar, diendapkan dilingkungan neritik.
Ketebalannya mencapai 125 m dan bagian bawahnya tidak tersingkap. Formasi Pelang dibatasi oleh
kontak sesar dengan Formasi Kerek yang terdiri dari endapan turbidit batulempung dan napal
berselingan dengan batupasir gampingan dan tufan. Di beberapa tempat terdapat lapisan konglomerat
dengan fragmen batugamping dan material volkanik dan lapisan batugamping (Batugamping Kerek)
pada bagian atas formasi ini. Berdasarkan kandungan foram plankton umur Formasi Kerek
menunjukkan umur Miosen Akhir dan diendapkan di lingkungan laut dalam. Formasi Kalibeng yang
diendapkan di atas Formasi Kerek didominasi oleh napal globigerina dengan sedikit sisipan
batugamping. Berdasarkan kandungan foram plankton formasi ini menunjukkan umur Miosen-Pliosen
dan juga diendapkan dilingkungan laut dalam. Batupasir volkaniklastik sekuen ini diinterpretasikan
terbentuk di bagian selatan di lereng utara komplek volkanik Oligo-Miosen Zona Pegunungan Selatan
dan ke arah utara merupakan tempat pengendapan sedimen yang berbutir lebih halus dari sedimen
pelagiknya. Walaupun diendapkan di bagian cekungan yang lebih dalam batulempungnya masih
mengandung material volkanogenik.

Di bagian baratdaya Zona Kendeng terdapat Lutut Bed dengan ciri yang sangat berbeda dengan
karakter umum endapan Zona Kendeng (Smyth et al., 2005). Walaupun berada di lingkungan yang
didominasi oleh endapan volkaniklastik, batuan Lutut Bed banyak mengandung kuarsa dan fragmen
batuandasar (rijang, sekis, dan basalt), fragmen batupasir kuarsa Eosen dan batubara. Terdapatnya
hasil rombakan batuandasar dan batuan Eosen ini menunjukkan adanya pengangkatan dan erosi pada
Miosen Awal.

Seri endapan laut dalam di Zona Kendeng diakhiri dengan pengendapan Batugamping Klitik Formasi
Sonde (Pringgoprawiro, 1983). Formasi Sonde terdiri dari batugamping lempungan dan napal dengan
sisipan batugamping wackstone mengandung Balanus (Koesoemo, 2003). Sekuen endapan bagian atas

7. Zona Kendeng didominasi oleh endapan volkaniklastik yang terdiri batupasir konglomeratan, batupasir
tufan, breksi volkanik dari Formasi Pucangan, Formasi Kabuh dan Formasi Notopuro. Terdapatnya
moluska air tawar, fragmen hominoid pada Formasi Pucangan dan terdapatnya endapan lahar dan
fluvio-volkanik pada Formasi Notopuro menunjukkan lingkungan pengendapan terestrial dan berumur
Pleistosen. Sekuen endapan bagian atas Zona Kendeng ini menunjukkan munculnya kembali aktifitas
volkanik pada Plistosen yang merupakan cikal bakal Busur Volkanik masa kini di Jawa.

4.4. Stratigrafi Zona Rembang
Zona ini umumnya terdiri dari sekuen Eosen-Pliosen yang meliputi endapan tepian paparan seperti
sedimen klastik laut dangkal dan endapan karbonat yang luas. Batuandasar yang mengalasi Zona
Rembang didominasi oleh berbagai jenis batuan metamorf berumur Kapur seperti batusabak (Sumur
Purwadadi-1), filit (Sumur Kujung-1) dan batuan beku diorit (Sumur NCJ-1). Endapan tertua di zona ini,
yang disebut Formasi Pra-Ngimbang, yang dijumpai di bagian timur Zona Rembang berdasarkan data
sumur. Formasi ini terdiri dari batupasir, batulanau, dan serpih dengan sisipan batubara dan
berdasarkan kandungan fosil nanno menunjukkan umur Paleocene sampai Eosen Awal (Phillips et al.,
1991). Walaupun tidak tegas namun diinterpretasikan batasnya tidak-selaras dengan Formasi
Ngimbang yang diendapkan di atasnya. Formasi Ngimbang yang berumur Eosen Tengah terdiri dari tiga
anggota: Anggota Klastik Ngimbang, Anggota Karbonat Ngimbang, dan Anggota Serpih Ngimbang
(Phillips et al., 1991). Anggota Klastik Ngimbang, yang menyusun bagian bawah Formasi Ngimbang,
terdiri dari batupasir dan konglomerat yang ke atas berangsur menjadi batupasir, serpih dan lapisan
batubara. Bagian bawah umumnya diendapkan di lingkungan terestrial sedangkan bagian atas
diendapkan di lingkungan laut dangkal. Anggota Karbonat Ngimbang diendapkan sebagai akibat
terjadinya transgresi dari arah selatan yang menggenangi Daratan Sunda ke arah barat dan utara.
Puncak transgresi ini ditandai dengan pengendapan Anggota Serpih Ngimbang, yang terdiri dari serpih
gampingan, di lingkungan neritik luar sampai bathyal. Batupasir Formasi Ngimbang banyak
mengandung kuarsa dan diperkirakan memiliki sumber kontinental lokal (Sribudiyani et al., 2003).
Sekuen transgresif ini, yang oleh Smyth et al. (2005) disebut Synthem One Zona Rembang, diakhiri
oleh ketidakselarasan Intra-Oligosen dan ditumpangi oleh endapan karbonat Formasi Kujung. Bidang
perlapisan di atas dan di bawah bidang ketidakselarasan mempunyai orientasi yang tidak jauh berbeda
sehingga ketidakselarasan ini diinterpretasikan sebagai akibat penurunan muka air laut (Smyth et al.,
2005).

Sekuen di atas endapan Formasi Pra-Ngimbang dan Formasi Ngimbang didominasi oleh endapan
karbonat Formasi Kujung dan Formasi Prupuh yang berumur Oliogosen. Dominasi endapan karbonat
ini menunjukkan berkurangnya input material klastik yang kemungkinan disebabkan baik oleh naiknya
muka air laut ataupun oleh berkurangnya kondisi relief di daerah sumbernya. Menurut Smyth et al.
(2005) endapan karbonat Oligo-Miosen ini, yang disebut sebagai Synthem Two Zona Rembang, ada
yang mengandung lapisan material volkanik yang diinterpretasikan sebagai hasil endapan jatuhan dari
Busur Volkanik Pegunungan Selatan. Pengendapan suatu seri batuan siliklastik dan karbonat di atas
Formasi Kujung menandai priode terjadinya perubahan pola sedimentasi secara besar-besaran. Hal ini
ditunjukkan oleh Endapan karbonat murni Formasi Kujung ke arah atas berubah menjadi endapan asal-
daratan Formasi Tuban dan Formasi Ngrayong yang berumur Miosen Tengah. Formasi Ngrayong
merupakan endapan terestrial sampai laut dangkal yang dicirikan oleh banyaknya kandungan kuarsa.
Di atas Formasi Ngrayong, endapannya dicirikan kembali oleh endapan karbonat berumur Miosen
Akhir sampai Pliosen dari Formasi-formasi Bulu, Wonocolo, Ledok dan Mundu. Fase regresi menandai

8. bagian atas Zona Rembang seperti ditunjukkan oleh endapan batupasir globigerina Formasi Selorejo
dan batulempung Formasi Lidah sebelum diendapkan Formasi Paciran sebagai satuan batugamping
termuda di zona ini (Pringgoprawiro, 1983).