Cekungan Sumatera Utara mulai terbentuk pada Eosen Akhir yang diakibatkan oleh pergerakan sesar geser Sumatera dan sesar geser Malaka yang menghasilkan pull apart basin. Sedimen yang diendapkan adalah endapan klastik sungai dengan stuktur gradded yang kemudian disebut dengan Formasi Meucampli. Formasi ini berada pada bagian barat cekungan. Selain itu diendapkan pula batuan karbonat dari Formasi Tampur secara luas pada bagian timur dari cekungan, yaitu di daerah lingkungan shelf marine (Cameron, dkk, 1980). Pada Oligosen Akhir terjadi lagi block faulting dan diendapkan secara tidak selaras Formasi Parapat atau Bruksah sebagai sedimen klastik berbutir kasar non marine, berupa batupasir konglomeratan yang mengisi topographic low. Endapan ini secara lateral berubah menjadi lebih bersifat endapan laut yang dicirikan oleh endapan serpih hitam, lanau, lempung pasiran, mengandung karbon dan mika yang kemudian dikenal sebagai Formasi Bampo yang terendapkan pada lingkungan lagoon sebagai serpih bitumina. Ketebalan formasi ini semakin ke arah selatan dan tenggara akan semakin tipis (Kamili, dkk., 1976).
Pada Miosen Awal, penurunan diferensial dari blok-blok sesar menjadi kurang berarti dan sub-sub cekungan umumnya sudah terisi. Dalam kondisi seimbang antara penurunan cekungan dan proses sedimentasi, seluruh kawasan cekungan menjadi kawasan pengendapan laut, hal ini dicirikan dengan adanya pengendapan batuan karbonat. Di daerah utara dan barat cekungan, endapan dikenal dengan nama Formasi Peutu yang terbentuk oleh serpih gampingan, dan batugamping. Formasi ini diendapkan pada lingkungan laut terbuka. Di kawasan selatan dan timur cekungan, lingkungan laut tersebut menjadi dangkal, yang dicirikan oleh adanya endapan batupasir glaukonitan berselingan dengan batugamping dan serpih. Endapan ini dikenal dengan nama Formasi Belumai dan merupakan kesebandingan lateral dengan Formasi Peutu (Kamili, dkk., 1976).
untuk bacaan selengkapnya, silahkan download di sini
syukron artikelnya akh