BAB I TINJAUAN PETROLOGI Petrologi adalah istilah yang digunakan bagi seluruh pembelajaran tentang batuan, termasuk petrografi di dalamnya, yaitu pembelajaran tentang deskripsi dan klasifikasi batuan, serta petrogenesis, yaitu studi tentang sejarah dan kejadian suatu batuan. Dalam kuliah ini, petrogenesis tidak dibahas lebih lanjut. Sdr akan mempelajarinya dalam matakuliah Petrologi Lanjut.
Seperti diketahui, di alam terdapat 3 jenis batuan yaitu : 1. Batuan be beku, 2. Batuan se sedimen, da dan 3. Batuan met metamorf. Ketiganya saling berhubungan yang membuat suatu siklus, yang dikenal sebagai “siklus batuan” . Perhatikan diagram segitiga berikut ini.
Gambar 1.1 Diagram segitiga yang memperlihatkan 3 jenis batuan utama, yang terletak pada titik sudut segitiga – membentuk suatu “siklus batuan” (Strahler dan Strahler, 1973, h. 210).
Gambar 1.2 Diagram skematik yang memperlihatkan siklus transformasi batuan (Strahler dan Strahler, 1973, h. 211).
1.1 Batuan Beku Batuan beku adalah batuan kristalan, atau kacaan (glassy rocks), yang terbentuk dari magma yang mendingin dan membeku. Magma adalah cairan kental silikat panas yang suhunya berkisar antara 600o – 1300o C, dan berada di kedalaman bumi (di “perut” bumi), sekitar 60 – 100 km. Di dalam cairan kental ini terkandung sejumlah besar elemen-elemen O, Si, Al, Ca, Mg, Fe, Na, dan K ; serta sejumlah kecil elemen-elemen minor lain.
Magma dapat membeku di kedalaman bumi, dan terbentuklah batuan beku plutonik, atau batuan beku intrusi ; sedangkan yang terbentuk di kedangkalan, atau di permukaan bumi disebut batuan volkanik, atau batuan beku ekstrusi.
Selain daripada itu, akibat letusan volkanik menyebabkan fragmen-fragmen batuan volkanik terlontar ke atmosfir, yang kemudian jatuh ke permukaan bumi, dan terbentuklah endapan piroklastik.
Akibat kekuatan tektonik, karena proses pelapukan dan erosi yang berkepanjangan, atau gabungan keduanya, menyebabkan batuan plutonik yang tadinya berada di kedalaman, dapat muncul/tersingkap di permukaan bumi. Ukuran singkapan batuan intrusi ini dapat bermacam-macam, mulai dari retas (dike) yang kecil, hingga batolit masif berbentuk-kubah, dengan luas mencapai ratusan kilometer persegi, dan membentuk inti suatu rantai pegunungan.
Batuan ekstrusi terdapat dalam 2 bentuk, yaitu sebagai lava yang mengalir membanjiri permukaan daratan, layaknya seperti sungai ; dan sebagai fragmenfragmen dari potongan-potongan magma, yang ukurannya bervariasi [material-material piroklastik ; berukuran butir dari yang halus (abu volkanik) sampai bongkah (bom, atau blok)]. Fragmen-fragmen tsb terlontar ke atmosfir akibat letusan volkanik, yang kemudian jatuh menutupi/ menyelimuti permukaan bumi.
Material-material piroklastik kasar akan jatuh dan terakumulasi di sekeliling gunung api yang meletus, sedangkan material yang halus akan terbawa angin dan diendapkan jauh dari sumber erupsinya, sebagai lapisan-lapisan abu volkanik tipis. Untuk lava, kebanyakan mengalir tidak begitu jauh dari sumber erupsinya, tetapi bagi lava yang viskositasnya-rendah, dan tererupsi di sepanjang celah, dapat terakumulasi menjadi suatu perlapisan yang tebal dan panjang – sepanjang celahnya.
Batuan beku kristalan dapat diklasifikasi berdasarkan tekstur dan komposisi mineralnya menjadi 2 kelompok utama, yaitu : 1. Batuan plutonik : tersusun oleh kristal-kristal kasar yang kasat mata (terlihat melalui mata biasa), dan 2. Batuan volkanik : tersusun oleh kristal-kristal berbutir halus – sangat halus, bahkan kacaan, sehingga untuk mengamatinya digunakan mikroskop. Berikut ini akan dijelaskan ttg tekstur batuan beku :
1.1.1 Tekstur Batuan Beku Kristalan Ada 6 macam tekstur, yaitu : 1. Faneritik (phaneritic), 2. Afanitik (aphanitic), 3. Porfiritik (porphyritic), 4. Kacaan (glassy), 5. Vesikuler (vesicular, berongga), dan 6. Fragmental. Berikut penjelasannya.
1.1.1.1 Tekstur faneritik Tersusun Kasat
oleh kristal-kristal besar.
mata (terlihat oleh mata biasa, atau melalui
loupe), atau melalui mikroskop mono/binokuler. Ukuran Di
kristal mulai dari 1/2 mm sampai bbrp cm.
dalamnya tidak terdapat masadasar (ground-
mass). Catatan : Dalam batuan beku, gunakan istilah masadasar, bukan matriks.
Dihasilkan
dari magma yang mendingin perlahan-
lahan di kedalaman bumi, pada lingkungan plutonik. Gambar
1.3 sketsa tekstur faneritik.
Gambar
1.4 contoh-genggam dan Gambar 1.5 dan
1.6 tekstur faneritik terlihat di bawah mikroskop.
Gambar 1.3 Sketsa tekstur faneritik
Gambar 1.4 Contoh-genggam batuan bertekstur faneritik
Gambar 1.5 Tekstur faneritik terlihat di bawah mikroskop
Gambar 1.6 Tekstur faneritik terlihat di bawah mikroskop
1.1.1.2 Tekstur afanitik Kristalnya Tidak
berukuran kecil/halus, < 1/2 mm.
kasat mata (tidak terlihat oleh mata biasa,
atau dengan loupe). Harus dengan mikroskop. Dihasilkan
oleh pembekuan magma yang sangat
cepat. Terdapat
pada batuan volkanik, atau pada batuan
yang terbentuk pada lingkungan hipabisal (bawahpermukaan dangkal).
Contoh
batuannya : riolit (batuan asam), andesit
(batuan menengah), dan basalt (batuan basa). Gambar
1.7 sketsa gambaran tekstur afanitik.
Gambar
1.8 contoh-genggam batuan bertekstur afa-
nitik. Gambar
1.9 tekstur afanitik tampak di bawah mi-
kroskop melalui sayatan tipis batuan.
Gambar 1.7 Sketsa tekstur afanitik
Gambar 1.8 Contoh-genggam batuan bertekstur afanitik
Gambar 1.9 Tekstur afanitik tampak di bawah mikroskop
1.1.1.3 Tekstur porfiritik Tekstur
yang terletak di antara dua tekstur, yaitu fa-
neritik dan afanitik. Batuan
yang bertekstur seperti ini, paling sedikit
tersusun oleh 2 macam kristal yang ukurannya sangat berbeda. Mineral yang satu berukuran besar – disebut fenokris, sedangkan yang satu lagi berukuran
lebih
halus,
dan
disebut
massa-dasar
(groundmass). Ada yang menyebutnya “matriks”, tetapi yang lebih tepat adalah massa-dasar.
Contoh
batuannya : diorit, andesit porfiri.
Gambar
1.10 sketsa tekstur porfiritik, yang memper-
lihatkan mineral fenokris tertanam di dalam, atau dikelilingi mineral massa-dasar yang berbutir halus (mikrokristalin). Gambar
1.11 contoh-genggam batuan bertekstur
porfiritik. Gambar
1.12 kenampakan tekstur porfiritik di bawah
mikroskop.
Gambar 1.10 Sketsa tekstur porfiritik
Gambar 1.11 Contoh-genggam batuan bertekstur porfiritik
Gambar 1.12 Tekstur porfiritik terlihat di bawah mikroskop
1.1.1.4 Tekstur kacaan (glassy texture) Terdapat
pada batuan tak-berkristal, artinya batuan
tidak tersusun oleh butir-butir mineral. Terbentuk
karena magma, atau lava yang keluar ke
permukaan bumi, membeku begitu cepat karena bersentuhan dengan suhu udara permukaan bumi, sehingga tidak berkesempatan untuk membentuk kristal-kristal mineral. Batuan
volkanik yang seperti ini adalah obsidian
(Gambar 1.13).
Gambar 1.13 Tekstur kacaan pada obsidian
1.1.1.5 Tekstur vesikuler Diperlihatkan
oleh batuan yang mengandung lubang
lubang bekas gelembung gas yang sebelumnya ter jebak di dalamnya sewaktu batuan mulai membeku. Setelah gas-gas keluar, tinggallah lubang-lubang yang berbentuk bulat, atau lonjong, berdiameter dari 1 mm – 30 cm, dan sangat banyak. Jika
lubang-lubang terisi oleh mineral, maka tekstur-
nya disebut amigdaloidal. Mineral sekunder yang sering mengisi adalah zeolit, kuarsa, dan kalsit.
Contoh
batuannya : batuapung (pumice ; “lava”
asam), dan skoria (scoria ; “lava” basa). Pada Gambar 1.14 tampak lubang-lubang bekas gas pada basalt, sehingga batuan ini disebut “basalt vesikuler” .
Gambar 1.14 Tekstur vesikuler pada “basalt vesikuler”
1.1.1.6 Tekstur fragmental Terdapat
pada batuan piroklastik.
Diperlihatkan
oleh fragmen-fragmen batuan volkanik
yang tertanam di dalam matriks tuf, atau gelas volkanik. Material
“massa-dasar” atau matriks tersebut ber-
ukuran halus – kasar, dan bersumber dari aktivitas volkanik. Contoh
batuannya : breksi volkanik.
1.1.2 Mineralogi Batuan Beku Ada 8 mineral utama yang menjadi mineral pembentuk batuan beku, yaitu : 1. Plagioklas, 2. Kuarsa, 3. Feldspar potasium (K-feldpar), 4. Muskovit,
5. Biotit, 6. Amfibol, 7. Piroksen, dan 8. Olivin. Berikut penjelasan singkatnya.
1.1.2.1 Plagioklas Sangat
umum dalam batuan beku.
Kebanyakan
berwarna putih-pucat, yang disebabkan
pelapukan, dan terubah menjadi lempung. Selain
itu, dapat pula berwarna putih-baur – putih-
abu, tetapi dalam gabro berwarna abu-gelap – abukebiruan. Gambar
1.15 adalah plagioklas yang berbutir besar
dan berwarna putih-pucat.
Gambar 1.15 Plagioklas berwarna putih-pucat dan baur
1.1.2.2 Kuarsa Sangat
umum juga dalam batuan beku.
Terlihat
berwarna abu-abu – abu-abu gelap, dan ka-
dang-kadang agak amorf (Gambar 1.16). Di
bawah loupe terlihat kacaan, dengan permukaan
bidang belah yang kurang licin dan agak kasar. Tidak Granit
tergores oleh kuku, atau pisau lipat. adalah contoh batuan yang banyak mengan-
dung kuarsa, sedangkan dalam batuan volkanik riolit, mineral ini berstatus fenokris.
Gambar 1.16 Kuarsa berwarna abu-abu gelap, dengan butiran kacaan
1.1.2.3 Feldspar potasium (K-feldspar) Feldspar
potasium yang khas berwarna merah muda
(pink), atau dapat pula merah daging, adalah ortoklas ; sedangkan yang putih adalah mikroklin. Dalam
granit berwarna merah, ortoklas menjadi mi-
neral utama ; sedangkan dalam riolit mineral ini sebagai massa-dasar. Gambar
1.17 tampak mineral ortoklas yang ber-
warna merah muda.
Gambar 1.17 Ortoklas yang berwarna merah muda
1.1.2.4 Muskovit Bukan
mineral yang umum dalam batuan beku, te-
tapi sebagai mineral asesori – yang jumlahnya sedikit. Tampak
berlembar, berkilau keperakan, tetapi dapat
pula terlihat seperti emas karena oksidasi. Belahannya Dalam
sempurna dan mudah digores.
beberapa granit, muskovit dapat dijumpai,
sedangkan dalam diorit kadang-kadang. Gambar
1.18 muskovit berukuran kecil yang berkilau
Gambar 1.18 Muskovit tampak berbutir kecil dan berkilau
1.1.2.5 Biotit Dalam
kebanyakan batuan beku, biotit terdapat da-
lam jumlah yang kecil. Hitam
berkilau, dan kadang-kadang terlihat berben-
tuk heksagonal. Seperti
muskovit, biotit berbelahan baik dan lunak.
Gambar
1.19, biotit yang berbutir kecil, dan ber-
warna hitam.
Gambar 1.19 Butiran biotit yang kecil dan berwarna hitam
1.1.2.6 Amfibol
Jarang ditemukan dalam batuan beku, namun banyak terdapat dalam batuan beku menengah.
Kristalnya seperti jarum yang ramping.
Biotit dan amfibol sering terdapat bersamaan, tetapi asosiasi ini bukanlah hal yang umum.
Sangat umum dalam diorit, namun kurang dalam granit, atau gabro. Dalam andesit dijumpai sebagai fenokris.
Gambar 1.20, amfibol yang memanjang, dengan butiran berwarna hitam.
Gambar 1.20 Amfibol yang butirannya memanjang, dan hitam
1.1.2.7 Piroksen Umum
terdapat dalam batuan beku mafik (berwarna
gelap), seperti gabro, atau basalt. Bentuk kristalnya pendek dan gemuk, serta berwarna hijau-gelap. Gambar
gelap.
1.21 terlihat piroksen yang berwarna hijau-
Gambar 1.21 Butiran piroksen yang equi-dimensional dan berwarna hijau-gelap
1.1.2.8 Olivin Hanya
terdapat pada batuan beku ultramafik : dunit
dan peridotit. Bentuknya
kecil, hijau terang, kristalnya kacaan, ti-
dak memperlihatkan belahan, dan bertekstur sugary (berbutir halus seperti gula). Gambar
1.22 mineral olivin.
Gambar 1.22 Butiran olivin berwarna hijau, dan kacaan
1.1.3 Klasifikasi Batuan Beku Kristalan Batuan beku kristalan dapat diklasifikasi berdasarkan mineralogi, kimia, dan teksturnya. Berdasarkan teksturnya dibagi menjadi 2 kelompok besar, yaitu : 1. Batuan plutonik : ukuran butir mineralnya kasar, kasat mata, dan 2. Batuan volkanik : mineralnya berbutir halus, atau amorf – alias kacaan.
Gambar 1.23 memperlihatkan klasifikasi batuan kristalan berbutir kasar atau plutonik (Streckeisen, 1976, dalam Gillespic and Styles, 1999), dan Gambar 1.24 adalah klasifikasi batuan kristalan berbutir halus atau volkanik (Streckeisen, 1978, dalam Gillespic and Styles, 1999). Kedua klasifikasi tsb di atas telah diakui oleh IUGS (International Union of the Geological Sciences), sebagai klasifikasi yang standar.
Kedua diagram klasifikasi itu menggunakan 4 komponen mineral utama, yaitu : Q (kuarsa), A [alkali (Na,K) feldspar], P (plagioklas), dan F (feldspatoid) ; keduanya dikenal dengan diagram QAPF untuk batuan kristalan berbutir-kasar (Gambar 1.23) dan diagram QAPF untuk batuan kristalan berbutir-halus (Gambar 1.24). Klasifikasi ini menggunakan data yang didapat dari hasil analisis mikroskopis, yaitu dengan menghitung jumlah Q, A, P, dan F.
Gambar 1.23 Klasifikasi batuan kristalan berbutir kasar (plutonik)
kuarsazolit 90
90
granitikkaya-kuarsa 60
granitfeldspar alkali
granodiorit
60 tonalit granit
monzodiorit-kuarsa monzogabro-kuarsa
sienit-kuarsafeldspar alkali sienitfeldspar-alkali
20
A
5
10
sienogranit 35
10
sienitkuarsa sienit sienitfoidan
monzogranit 65 monzonitkuarsa
10
20
monzodiorit monzogabro 5
monzonit monzonitfoidan 50
90
monzosienitfoid
monzosienit-foid
sienit-foidanfeldspar alkali
90
diorit-kuarsa gabro-kuarsa anortosit-kuarsa
monzogabrofoid
10
60 foidolit
QAPF = 100
F
gabro anortosit
diorit-foidan gabro-foidan anortosit-foidan monzodiorit-foidan monzogabro-foidan
sienit-foid 60
P diorit
diorit-foid gabro-foid
Gambar 1.24 Klasifikasi batuan kristalan berbutir halus (volkanik)
90
60
riolitfeldspar alkali trakhit-kuarsafeldspar alkali trakhitfeldspar alkali
A
90
60
riolit
20
10
35 trakhitkuarsa
5
trakhit trakhitfoidan 10
10
dasit
65
90
latit-kuarsa basalt andesit
latit
5
latit-foidan 50
90
trakhit-foidanfeldspar alkali
P
10
basanit (olivin > 10%) tefrit (olivin < 10%)
fonolit-tefritik
basanit-fonolitik basanit-fonolitik (olivin > 10%) tefrit-fonolitik (olivin < 10%)
fonolit 60
QAPF = 100 M > 90% ultramafitit
20
60
foidit-tefritik (olivin < 10%) foidit-basanitik (olivin > 10%)
foidit-fonolitik 90
90 foidit
F
Selain klasifikasi yang didasarkan data hasil analisis mikroskopis, ada juga klasifikasi batuan beku untuk lapangan (berdasarkan pengamatan makroskopis), seperti pada Gambar 1.25, 1.26, dan 1.27.
Gambar 1.25 Klasifikasi lapangan bagi batuan kristalan berbutir kasar (plutonik)
Q batuan berbutir-kasarkaya-kuarsa
60
granitik
65
A
20 dioritik gabroik anortosit
sienitik
P 10
dioritik-foid sienitik-foid gabroik-foid
60 foidolitik
F
Q
Gambar 1.26. Klasifikasi lapangan bagi batuan kristalan berbutir halus (volkanik)
60
riolitik
dasitik
65
A
20 andesitik
trakhitik
basaltik
P 10
fonolitik
tefritik
60 foiditik
F
Gambar 1.27 Klasifikasi batuan beku lapangan
1.2 Batuan Beku Fragmental : Batuan Volkaniklastik Batuan beku fragmental adalah batuan yang tersusun oleh fragmen-fragmen asal aktivitas volkanik, yang juga tertanam dalam matriks asal volkanik. Ukuran fragmen bervariasi, dari kasar – bongkah, sedangkan matriksnya berupa gelas volkanik, atau tuf halus/kasar. Batuan ini disebut volkaniklastik jika material volkaniknya > 10%, bila tidak maka disebut bat. klastik.
Berdasarkan komposisi material piroklastik/volkaniknya, batuan volkaniklastik terdiri dari 3 macam, yaitu : 1. Batuan sedimen volkaniklastik (jumlah material piroklastiknya antara 0% - 25%). 2. Tufit (jumlah material piroklastik 25% - 75%), dan 3. Batuan piroklastik (jumlah material piroklastik 75% - 100%). Dari ketiga macam batuan itu, dapat diklasifikasi lagi menjadi beberapa jenis berdasarkan ukuran butirnya.
Ukuran fragmen ratarata (mm)
Tufit (tuffites)
Batuan sedimen volkaniklastik (volcaniclastic sedimentary rocks)
Konglomerat-tufan (tuffaceous-conglomerate), atau breksi-tufan (tuffaceous-breccia)
Konglomerat-volkaniklastik (volcaniclasticconglomerate), atau breksivolkaniklastik (volcaniclastic-breccia)
Tuf kasar (coarse tuff)
Batupasir-tufan (tuffaceoussandstone)
Batupasir-volkaniklastik (volcaniclastic-sandstone)
Tuf halus (fine tuff)
Batulumpur-tufan (tuffaceous-mudstone)
Batulumpur-volkaniklastik (volcaniclastic-mudstone)
100% - 75%
75% - 25%
< 25%
Batuan piroklastik (pyroclastic rocks)
Aglomerat, atau breksi-piroklastik 64 Batulapili (lapillistone) 2
0,032
% material volkanik
Batuan piroklastik/volkanik yang tergolong breksi-piroklastik atau breksi-volkanik dapat disebut breksilahar jika berkarakteristik sbb. : ukuran fragmen sangat bervariasi (kasar – bongkah), tersusun oleh fragmen-fragmen yang beraneka bahan (terdiri dari berjenis-jenis batuan, bahkan dapat mengandung tumbuhtumbuhan, tengkorak binatang, atau manusia), yang tertanam dalam matriks berupa lumpur, kemasnya terbuka – tertutup, dan umumnya berwarna abu-abu kehitaman – hitam.
Karakteristik yang seperti ini diperoleh akibat dari breksi-volkanik yang mengalir (bercampur air) di atas permukaan tanah, dan selanjutnya mengangkut/ membawa semua material yang terdapat di atas permukaan yang dilaluinya. Batuan piroklastik yang tergolong tuf, dapat dibagi lagi menjadi 3 jenis berdasarkan komposisinya, yaitu : (1) tuf vitrik, (2) tuf kristal, dan (3) tuf litik (Schmid, 1981, dalam Gillespic and Styles, 1999, h. 31 ; Gambar 2.28).
Gambar 1.28 Klasifikasi dan
um s, ragmen ge as
tatanama tuf berdasarkan komposisi
50%
Tuf vitrik
50%
fragmennya, menurut Schmid (1981)
Tuf kristal Fragmen kristal
Tuf lithik 50%
Fragmen batuan
Batuan piroklasik/volkanik dapat dibagi lagi berdasarkan ukuran butirnya menjadi 5 jenis (Gambar 1.29), yaitu : (1) breksi-piroklastik/breksi-volkanik, atau aglomerat (jika bentuk komponennya membulat – membulat-tanggung), (2) tuf-breksi (brecia-tuff), (3) batulapili (lapillistone), (4) tuf-lapili (lapilli-tuff), dan (5) tuf (tuff) (Fisher and Schminke, 1984, dalam Gillespic and Styles, 1999, h. 32 ; Gambar 2.29).
