8

PENERAPAN ANALISIS KUANTITATIF PADA KORELASI BIOSTRATIGRAFI DENGAN MENGGUNAKAN METODE RANKING AND SCALING

Oleh

Septriono Hari Nugroho1)

ABSTRACT

THE QUANTITATIVE ANALYSIS FOR RANKING AND SCALING OF BIOSTRATIGRAPHIC EVENTS. The quantitative method for ranking and scaling of biostratigraphic events has been being developed during the past 30 years. The purpose is to combine biostratigraphic data from exploratory wells drilled in sedimentary basins to construct a regional biozonation that can be used for correlation between sections within a study area. Ranking is illustrated by application to a simple, artificial dataset. Scaling is explained as a refinement of ranking. Implications of sampling of stratigraphic sections are discussed in detail. In this paper used data of Central Sumatra Basin wellbore for example. The results of scaling analysis are 43 biostratigraphic events and 8 biozonation which characterized by last occurrence of optimum events, while the ranking analysis resulted optimum sequence of probable depth each event of wells. The correlation used Globigerinoides obliquus obliguus as index fossil.

PENDAHULUAN

Kondisi cadangan minyak bumi dan gas di Indonesia yang semakin menipis (Indartono, 2005; Anonim, 2015), menyebabkan perlunya langkah antisipasi untuk meningkatkan upaya eksplorasi.Menurut data yang diperoleh dari Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, cadangan minyak Indonesia pada tahun 2015 mengalami penurunan sebesar 0,95% dari tahun sebelumnya, yaitu 7,30 miliar barrel dari sebelumnya 7,38 miliar barrel (Gambar 1). Beberapa ahli berpendapat, bahwa salah satu langkah yang dapat dilakukan adalah melakukan

pengkajian ulang terhadap data sumur yang telah ada dan ditinggalkan meng-gunakan metode dan konsep yang berbeda dengan tujuan melihat dan mempelajari kembali seluruh data biostratigrafi yang ada. Data tersebut kemudian diolah dengan metode dan konsep baru sehingga diharapkan dapat memberikan hasil yang optimal.

Data biostratigrafi dapat digunakan sebagai salah satu langkah yang dapat dilakukan untuk melihat dan meninjau kembali cadangan minyak Indonesia.Biostratigrafi merupakan alat yang sangat tepat untuk kepentingan pengkajian ulang tersebut. Apabila dikembangkan dengan

1) Pusat Penelitian Laut Dalam, LIPI

Oseana, Volume XLI, Nomor 3 Tahun 2016 : 8 - 18 ISSN 0216-1877

9

nilai zonasi, hasil biostratigrafi kuantitatif dapat menggambarkan korelasi yang lebih akurat dan rinci antar sumur-sumur migas, baik dalam skala cekungan atau lapangan. Stratigrafi kuantitatif meng-

gunakan logika dan matematika untuk membantu menentukan kerangka stratigrafi dari kerak bumi (Agterberg et al., 2013).

Gambar 1. Data cadangan minyak di Indonesia yang terus mengalami penurunan (Anonim, 2015).

Beberapa aplikasi biostratigrafi kuantitatif yang saat ini digunakan adalah ranking and scaling (RASC) (Agterberg & Agterberg, 1999), unitary associations (Guex, 1991), graphic correlation (Grad-stein, 1996) dan constrained optimization (CONOP) (Sadler, 2004) dimana tiap aplikasi memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan (Hammer et al., 2001; Ham-mer & Harper, 2006). Namun metode yang tepat dan beresolusi tinggi adalah aplikasi biostratigrafi kuantitatif (sequencing methods) dengan metode ranking dan scaling (RASC). Analisis ini sangat tepat untuk diterapkan pada skala blok atau lapangan. Analisis tersebut menghasilkan event atau zonasi melalui pendekatan metode probabilistik dengan mengkombinasikan logika matematika

(algoritma) dan prinsip-prinsip stratigra-fi sehingga dapat memberikan lebih banyak cara penyelesaian, memproses dan mengontrol secara penuh terhadap data dengan jumlah yang besar dan kompleks (Cooper et al., 2001).

Metode tersebut masih sangat jarang dilakukan di Indonesia. Penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Marpaung et al. (2007) menggunakan analisis biostra-tigrafi kuantitatif dengan metode rank-ing dan scaling di daerah Blok Jabung, Cekungan Sumatra Selatan. Penelitian ini diharapkan menjadi salah satu acuan dan alternatif untuk aplikasi biostratigrafi resolusi tinggi yang dapat diterapkan di seluruh sub cekungan atau cekungan lainnya di Indonesia.

Sumber: Kementerian ESDM

miliar barel

9.50

9.00

8.50

8.00

7.50

7.00

2004

8.61 8.63

8.93

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

8.408.22

8.00

7.76 7.737.40 7.55 7.38

7.30

10

METODE RANKING DAN SCALING

Analisis ranking and scaling (RASC) merupakan pendekatan biosratigrafi kuantitatif yang diolah secara numerik. Metode RASC, pertama kali diterbitkan di Computer & Geosciences 30 tahun yang lalu (Agterberg & Nel, 1982a, 1982b). Metode RASC telah di-bahas secara rinci dalam Gradstein et al. (1985), Agterberg (1990, 2013) dan Agterberg et al. (2007a). Menurut Agter-berg & Gradstein (1999) dan Agterberg et al. (2013), metode ini telah mengalami perkembangan dan penyempurnaan dari tahun 1978 – 2003. Pekerjaan ini meng-gunakan bantuan perangkat lunak RASC and CASC versi 20 yang dikembangkan oleh Agterberg et al. (2007b). Metode tersebut terdiri dari dua tahap analisis, yaitu tahap analisis ranking dan scaling. Analisis ranking menghasilkan suatu urutan kisaran stratigrafi optimum (rata-rata kemunculan awal atau akhir) dari event atau takson spesies dalam rentang waktu relatif yang diperoleh dari sejumlah sumur atau penampang (Gradstein et al., 1985). Analisis scaling menghasilkan suatu nilai rata-rata jarak kisaran stratigrafi

relatif dalam waktu untuk event-event pada urutan optimumnya (Gradstein et al., 1985). Hasil ini didasarkan pada frekuensi suatu hubungan superposisi antara masing-masing event (misalnya event A di atas atau event B di bawah) diantara pasangan event tersebut (event A dan B) yang saling muncul bersamaan. Perolehan hasil ini kemudian dikelompokkan dalam grafik dendogram yang dijadikan sebagai standar penentuan zona biostratigrafi kuantitatif. Zonasi biostratigrafi kuanti-tatif ini kemudian diterapkan pada masing-masing sumur atau penampang.

PENGOLAHAN DATA

Sebagai contoh studi kasus di Sumatra Tengah, data yang akan diolah merupakan data dari 10 (sepuluh) penam-pang bawah permukaan (sumur) bagian dari Cekungan Sumatra Tengah. Data tersebut memuat urutan perkembangan evolusi (kisaran stratigrafi) dari foraminifera (Tabel 1). Kesepuluh sumur pengeboran atau penampang tersebut (Gambar 2) berorientasi dari arah utara ke selatan (Firdaus, 2008).

Gambar 2. Peta lokasi penelitian (Firdaus, 2008)

11

Data foraminifera dan nanoplankton yang diperoleh dari masing-masing sumur diintegrasikan dalam bentuk data kisaran biostratigrafi yang didasarkan pada ke-munculan akhir (last occurrence / LO) suatu spesies atau takson (Agterberg et al., 2013). Keseluruhan data kemudian dimasukkan dalam sistem database dengan bantuan perangkat lunak QS creator v. 2, yang merupakan bagian dari perangkat lunak RASC and CASC v.20. Data terse-

but kemudian diproses untuk memperoleh nilai ranking dengan menggunakan dua parameter, yaitu :

a. Jumlah minimum sumur dimana suatu event harus muncul adalah 6 (enam) sumur, atau kc 6.

b. Jumlah minimum sumur dimana sepasang event harus muncul atau ada adalah 3 (tiga) sumur atau mc 3.

Tabel 1. Distribusi data formanifera (Firdaus, 2008)

No. SumurKedalaman Sumur (ft) Kedalaman Formasi (ft) Kedalaman

sampel (ft)top TD upper lower top bottom

1. A 510 3932 Petani ‘A’ sand (695)

Pematang (3148) 1130 3376

2. B 600 4570 Duri (2031) Lower red bed (3885)

780 4520

3. C 30 7800 Petani (1130) Lower red bed (6647)

1110 7785

4. D 40 8160 Telisa (1966) Basement (7974) 420 80805. E 150 8163 Petani ‘X’sand

(2540)Pematang (5897) 4182 8163

6. F 60 7503 Petani (60) Basement (7360) 60 75037. G 70 7096 Petani (90) Brown Sh. MBR

(5870)1840 7060

8. H 498 3310 Petani A (1168) Basement (3234) 2070 32099. I 404 2530 Telisa (1789) Top ‘D’ sand

(2400)580 2450

10. J 368 2916 Sihapas grup (2329)

Top ‘S’ sand (2863)

510 2930

Analisis ranking ini menghasil-kan urutan event optimum dari yang ter-

tua sampai ke yang muda. Hasil dari analisis ranking ini kemudian diolah untuk

12

memperoleh nilai scaling. Nilai scaling ini merupakan nilai yang mencerminkan perkiraan jarak relatif rata-rata dalam waktu suatu event dalam urutan opti-mumnya. Parameter yang digunakan dalam analisis scaling ini adalah menggunakan event – event yang memiliki perkiraan kedalaman (probable depth) dengan kisaran jarak tidak lebih dari 200 m (656 feet).

Analisis ranking dan scaling ini menghasilkan suatu urutan optimum dari suatu event pada keseluruhan sumur atau penampang yang dianalisis dalam bentuk grafik dendogram. Grafik ini memperlihatkan suatu urutan optimum dari keseluruhan event yang didapat dari penelitian ini. Dari data yang diperoleh pada grafik dendogram, kemudian ditentukan skema zonasi yang akan digunakan atau diterapkan pada seluruh sumur atau penampang yang ada. Skema zonasi ini merupakan suatu zonasi optimal yang diperoleh dari hasil analisis biostratigrafi kuantitatif. Satuan dasar biostratigrafi (zona) yang digunakan untuk penentuan skema zonasi ini adalah zona selang, yang dicirikan oleh kemunculan akhir dua takson penciri (bioevent) pada batas bawah dan batas atasnya.

Tahapan berikutnya yaitu korelasi seluruh sumur yang ada berdasarkan zonasi biostratigrafi kuantitatif yang di-hasilkan (didasarkan pada kesamaan umur event optimum atau takson penciri biozonasi kuantitatif) dari analisis CASC

(correlation scaling). Hal ini dilakukan setelah memperoleh data analisis berupa perkiraan kedalaman (probable depth) dari setiap event optimum yang ada pada keseluruhan sumur atau penampang.

PENENTUAN EVENT OPTIMUM

Berdasarkan penampang yang di-analisis, diperoleh 284 event mikrofosil yang tersusun dalam suatu data atau kamus takson (Firdaus, 2008). Event tersebut kemudian dianalisis menggunakan metoda ranking dan scaling, sehingga diperoleh 43 event yang memenuhi syarat (event optimum) dan digunakan sebagai kumpulan indeks dalam menentukan biozonasi dan korelasi antar sumur. Selain itu, terdapat takson khusus yang dapat digunakan sebagai indeks umur relatif yaitu Globigerina ciperoensis, Globigerinita dissimilis dissimilis, Triquetrorhabdulus carinatus, Sphenolithus belemnos, Helicosphaera ampliaperta dan Sphenolithus heteromorphus.

Analisis ranking yang dilakukan terhadap event tersebut menunjukkan nilai batas standar deviasi yang digunakan sebesar 1,1747 dengan nilai rata-rata deviasi sebesar 0,0127 (Firdaus, 2008). Berdasarkan analisis tersebut, terdapat kisaran stratigrafi takson (event) yang melebihi nilai batas standar deviasi, misalnya: Pontosphaera multipora, Thoracosphaera saxea, Cyclicargolithus floridanus, Globigerinoides obliquus obliquus, sicanus dan Cassigerinella chipolensis (Gambar 3).

13

Gambar 3. Analisis ranking pada setiap event (Firdaus, 2008)

PENENTUAN BIOZONASI

Biozonasi ditentukan berdasarkan hasil analisis scalling pada masing-mas-ing event. Analisis scalling menunjuk-kan bahwa terdapat 8 (delapan) biozo-nasi yang dihasilkan (Gambar 4), yaitu Zona I, Zona II, Zona III, Zona IV, Zona V, Zona VI, Zona VII, dan Zona VIII (urutan menunjukkan urutan dari yang tertua hingga ke muda) (Firdaus, 2008). Biozonasi tersebut dicirikan oleh karak-teristik dari rata-rata kemunculan akhir (last occurrence) dari event-event optimum

sebagai penciri batas bawah dan batas atas zona. Adapun hasil analisis ranking yang berupa urutan event optimum mem-perlihatkan perkiraan kedalaman (probable depth) dari setiap event yang ada pada setiap sumur. Penentuan zonasi tersebut ditentukan berdasarkan pengelompokan (cluster) dari event-event optimum yang ada. Nilai jarak antar event (interevent distance) yang membagi zonasi berdasar-kan urutan optimum event-event yang ada adalah 0,15 (Firdaus, 2008).

14

Gambar 4. Biozonasi yang dihasilkan dari analisis scalling pada setiap event (Firdaus, 2008)

KARAKTERISTIK BIOZONASI

Masing-masing zonasi biostratigrafi yang dihasilkan memiliki penciri yang berbeda-beda, antara lain sebagai berikut (Firdaus, 2008):

1. Zona I, dicirikan oleh kemunculan akhir event optimum Discoaster druggii dan kemunculan akhir G. subquadratus. Dijumpai empat event khusus, yaitu: Globigerina ciperoensis, Triquetrorhabdulus carinatus, S. belemnos, dan G. dissimilis dissimilis.

2. Zona II, dicirikan oleh kemunculan

akhir G. subquadratus dan kemunculan akhir G. peripheroronda.

3. Zona III, dicirikan oleh kemunculan akhir G. peripheroronda dan kemunculan akhir G. obliquus obliquus, dan adanya kehadiran event khusus H. ampliaperta.

4. Zona IV, dicirikan oleh kemunculan akhir G. obliquus obliquus dan kemunculan akhir Globorotalia obesa.

5. Zona V, dicirikan oleh kemunculan akhir G. obesa dan kemunculan akhir Pontosphaera spp. Dijumpai adanya Sphenolithus heteromorphus sebagai event khusus.

15

6. Zona VI, dicirikan oleh kemunculan akhir Pontosphaera spp. dan kemunculan akhir Sphenolithus spp.

7. Zona VII, dicirikan oleh kemunculan akhir Sphenolithus spp. dan kemunculan akhir Ammonia umbonata.

8. Zona VIII, dicirikan oleh kemunculan akhir A. umbonata.

PERBEDAAN BIOSTRATIGRAFI KONVENSIONAL DAN KUANTITATIF

Biozonasi kuantitatif membantu saat melakukan korelasi biostratigrafi sehingga akan terlihat adanya perbedaan antara hasil korelasi biostratigrafi kon-vensional dengan biostratigrafi kuantitatif.

Perbedaan tersebut akan terlihat pada saat korelasi suatu event yang memiliki kedalaman sesuai dengan yang diamati (observed depth), karena belum tentu akan di-jumpai kehadirannya di sumur lain pada kedalaman yang sama. Apabila menggu-nakan metode biostratigrafi kuantitatif, persoalan tersebut dapat dipecahkan dengan menggunakan hasil analisis ranking yang menghasilkan perkiraan kedala-man (probable depth) dengan disertai error bar dari event optimum. Sebagai contoh, ketika akan melakukan korelasi menggunakan event optimum Helicos-phaera scissura (nomor kode 89) yang merupakan spesies penciri zona kisaran NN1 – NN4 (zonasi Martini, 1971), event tersebut tidak dijumpai di sumur E dan G (Gambar 5).

Gambar 5. Korelasi biostratigrafi konvensional (Firdaus, 2008)

Jika korelasi menggunakan metode biostratigrafi konvensional, maka event tersebut tidak dapat dikorelasikan

secara sempurna (Gambar 6), sedangkan apabila menggunakan metode biostratigrafi kuantitatif, persoalan korelasi tersebut

16

dapat diselesaikan, karena dari hasil analisis rangking diperoleh perkiraan kedalaman dari event optimum Helicos-

phaera scissura pada Sumur E dan Su-mur G (Gambar 6).

Gambar 6. Korelasi biostratigrafi kuantitatif (Firdaus, 2008)

KORELASI BIOSTRATIGRAFI KUANTITATIF

Sumur-sumur yang terletak di bagian Tengah Cekungan Sumatra Ten-gah (Sumur A – Sumur J) secara umum dapat dikorelasikan secara optimal dan rinci. Korelasi tersebut menggunakan bio-event sebagai alat korelasi yang lebih rin-ci karena bioevent bersifat menerus dan menyebar secara luas (ditemukan pada lebih dari satu penampang stratigrafi), sehingga dapat dijadikan sebagai horizon kunci dalam korelasi. Biovent yang digu-nakan sebagai horizon kunci dalam ko-relasi ini adalah Globigerinoides obliquus obliquus yang merupakan golongan fora-minifera planktonik dan merupakan bio-datum untuk puncak atau batas atas zona

III. Kekurangan menggunakan unit bio-stratigrafi kuantitatif sebagai alat ko-relasi adalah distribusi bioevent masih dikontrol oleh lingkungan pengendapan (paleoenvironment) dan kemungkinan adanya keterbatasan (isolasi) biogeografi.

Zona-zona biostratigrafi kuantitatif di atas horison korelasi (Zona IV sampai Zona VII) dapat ditemukan pada sumur-sumur yang ada, kecuali pada Sumur H tidak dijumpai Zona VI dan Zona VII (Firdaus, 2008). Adapun Zona VIII hanya ditemukan pada Sumur A, Sumur B dan Sumur G. Zona IV sampai Zona VII ini secara regional pada Cekungan Sumatra Tengah merupakan zona di-endapkannya Formasi Telisa dan Formasi Petani. Interval sedimen yang termasuk

17

dalam Zona IV sampai Zona VII ini pada bagian utara (Sumur A dan Sumur B) mempunyai ketebalan yang relatif sama dan semakin menebal ke arah Sumur D. Ketebalan sedimen pada kisaran zona ini semakin menepis ke arah tengah, yaitu pada Sumur E dan G dan semakin ke arah selatan kembali relatif makin menebal (Sumur J) (Firdaus, 2008).

PENUTUP

Berdasarkan hasil analisis bio-stratigrafi kuantitatif terdapat 43 event optimum dari kemunculan akhir (last occurrence) yang dapat digunakan sebagai dasar zonasi biostratigrafi kuantitatif. Selain itu, terdapat juga takson khusus yang dapat digunakan sebagai indeks umur relatif. Zonasi biostratigrafi berdasarkan hasil analisis ranking dan scaling diperoleh delapan zona yang masing-masing dicirikan oleh kemunculan akhir takson tertentu. Korelasi biostratigrafi kuantitaif pada sumur-sumur di lokasi penelitian menggunakan horizon korelasi berupa bioevent, yaitu Globigerinoides obliquus obliquus. Jadi, analisis kuantita-tif dengan menggunakan metode rank-ing and scaling ini terbukti cocok untuk melakukan korelasi biostratigrafi dan cocok digunakan sebagai alat pengkajian ulang untuk mengetahui cadangan minyak di Indonesia.

DAFTAR PUSTAKA

Agterberg, F.P. and L.D. Nel. 1982a. Algorithms for the Ranking of Stratigraphic Events. Computers and Geosciences 8: 69–90.

Agterberg, F.P. and L.D. Nel. 1982b. Al-gorithms for the Scaling of Strati-graphic Events. Computers and Geosciences 8: 163–189.

Agterberg, F.P., 1990. Automated Strati-graphic Correlation. Elsevier, Amsterdam 424pp.

Agterberg, F.P. and F.M. Gradstein 1999.The RASC Method for Ranking Sand Scaling of Biostratigraphic Events. Earth Science Reviews 46 (1): 1–25.

Agterberg, F.P., F.M. Gradstein, Q. Cheng and G. Liu. 2007a. RASC and CASC, Biostratigraphic Zonation Correlation of Events, Version 20, Available at /http://www. nhm.uio.no/norlex/rascS.

Agterberg, F.P., Q. Cheng and G. Liu. 2007b. Design and Application of Graphic Module for RASC/CASC Quantitative Stratigraphic Soft-ware. Proceedings IAMG-2007, Annual Conference Internat. Ass.Math. Geol.,Beijing.

Agterberg, F.P., F.M. Gradstein, Q. Cheng and G. Liu. 2013. The RASC and CASC Programs for Ranking, Scaling and Correlation of Biostra-tigraphic events. Computers & Geosciences 54: 279–292.

Anonim, 2015, Cadangan Minyak Menipis, Gas Meningkat. http://katadata.co.id/berita/2015/11/16/cadan-gan-minyak-turun-gas-meningkat. Diakses tanggal 22 Juli 2015.

18

Blow, W.H. 1969. Late Middle Eocene to Recent Planktonic Foraminiferal Biostratigraphy. Proc. 1st Int. Conf. Plank. Microfossils 1: 191-422.

Bolli, H.M., J.B. Saunders, and K. Perch-Nielsen, 1985. Plankton Stratigraphy. Cambridge University Press. Cambridge.

Cooper, R.A., J.S. Crampton, J.I. Raine, F.M. Gradstein, H.E.G. Morgans, P.M. Sadler, C.P. Strong, D. Waghorn and G.J. Wilson. 2001. Quantitative Biostratigraphy of the Taranaki Basin, New Zealand: Adeterministic and probabilistic approach. AAPG Bulletin 85(8): 1469–1498.

Dawson, W.C., Yarmanto, U. Sukanta, D. Kadar and J.B. Sangree. 1997.Regional Sequence Stratigraphic Correlation Central Sumatra. CPIExploration. pp. 60.

Firdaus, M. 2008. Aplikasi biostratigrafi kuantitatif dengan metode ranking and scaling, pada blok rokan, Ce-kungan Sumatra Tengah. Tesis. Institut Teknologi Bandung. Bandung.

Gradstein, F.M., F.P. Agterberg, J.C. Brower and Schwarzacher, 1985. Quantitative Stratigraphy. D. Reidel Publishing Company. Paris.

Gradstein, F.M., 1996. STRATCOR–Graphic Zonation and Correlation Software– User’s Guide.Version 4.

Guex, J., 1991. Biochronological Cor-relations. Springer, Berlin 252pp.

Hammer, O., D. Harper and P. Ryan, 2001. Past: Paleontological Statistics Software Package For Education And Data Analysis. Palaeontologia Electronica4: 1–9.

Hammer, O. and D.Harper. 2006. Paleon-tological Data Analysis. Blackwell Publishing, USA. pp. 351.

Indartono, Y.S. 2005. Krisis Energi di Indonesia: Mengapa dan Harus Bagaimana. Inovasi.5 (17): 18 – 21.

Marpaung, L.P., K.A. Maryunani, I.N. Suta and C. Irawan.2007. Quan-titative Biostratigraphy of Jabung Block, South Sumatra Basin: A Probabilistic Approach For Biozo-nation And Correlation. Proceeding of Indonesian Petroleum Association, 31rd Annual Convention, Jakarta.

Martini, E., 1971. Standard Tertiary and Quaternary Calcareous Nanno-plankton Zonation In: Farinacci, A. (Ed). Proc. 2nd Plank. Conf. Roma. Edizioni Tecnoschienza, Roma. pp. 739-784. Sadler, P.M. 2004. Quantitative biostratigraphy achieving finer resolution in global correlation.Annual Review Earth Planetary Science 32: 187–231.