PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3 PDF

Preview

Summary

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3 PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3 PAKET 3: PETROLOGI – BATUAN BEKU, SEDIMEN, DAN METAMORF SIKLUS BATUAN Siklus batuan merupakan sebuah diagram yang menjelaskan mengenai hubungan pembentukan antara tiga jenis batuan: beku, sedimen, dan metamorf. [1] MAG...

Description

Accelerat ing t he world's research.

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3 dila aditria

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

MAKALAH GEOLOGI ROBBY OKE Robby Tanjung Laporan Makalah Memahami Ilmu Bat uan - Johan Edwart Johan Edwart L. Hut abarat GEOLOGIST CHAPT ER_ 260 YOGYAKARTA GEOLOGIST CHAPT ER_ 260 YOGYAKARTA BAT UA BEKU -SE… Yudhist ira Beddu

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3

PAKET 3: PETROLOGI – BATUAN BEKU, SEDIMEN, DAN METAMORF

SIKLUS BATUAN Siklus batuan merupakan sebuah diagram yang menjelaskan mengenai hubungan pembentukan antara tiga jenis batuan: beku, sedimen, dan metamorf.

[1]

MAGMA Magma merupakan cikal bakal dari batuan yang ada di bumi. Pada saat awal pembentukan bumi, hanya ada lautan magma tanpa adanya daratan untuk dipijak. Lambat laun seiring dengan penurunan suhu, magma akan membeku dan membentuk batuan. Oleh karena itu, batuan yang ada pertama kali di muka bumi adalah batuan beku. Magma setidaknya memiliki tiga fase di dalamnya: (1) Cairan/lelehan (melt): ion Si, O, + Al, K, Ca, Na, Fe, Mg; (2) padatan (solid): mineral silikat yang mengkristal dari lelehan; dan (3) gas volatil (mudah menguap): H2O, CO2, SO2. Magma terbentuk sebagai bagian dari astenosfer, terbentuk sebagai respons dari 3 faktor: 1. Peran panas: umumnya batuan akan melebur sepenuhnya pada suhu sekitar 1200 o-1400oC pada kedalaman sekitar 100 km, dimana mantel atas mendekati titik leburnya dan partial melting dapat terjadi. Umumnya terjadi pada zona subduksi 2. Peran tekanan: tekanan bertambah seiring dengan semakin dalam menuju inti bumi. Mengurangi tekanan menurunkan titik lebur batuan, sehingga ketika tekanan turun hingga titik tertentu, maka decompression melting akan terjadi. Terjadi pada zona divergen dan mantle plume (hot spot). 3. Peran gas volatil: terutama dikontrol oleh kandungan air. Semakin banyak air dan gas volatil lainnya, batuan bisa meleleh pada suhu yang lebih rendah. Oleh karena itu, batuan yang asah aka le ih udah eleleh di a di gka atua keri g .

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3

Partial Melting Merupakan suatu fenomena pembentukan magma dari peleburan sebagian materi mantel. Hal ini dikontrol oleh faktor gas volatil dan air (H2O). Ketika terjadi subduksi, lempeng samudera akan menunjam ke dalam lempeng yang lain. Seiring dengan berjalannya waktu, panas dan tekanan akan memaksa lempeng yang menunjam untuk mengeluarkan (memeras) gas volatil dan H 2O keluar dari kerak samuderra. Volatil ini akan bergerak keluar dari kerak, masuk ke dalam mantel panas di sekitarnya, sehingga terjadi pencampuran. Proses ini menyebabkan titik lebur mantel panas di sekitarnya berkurang dan sebagian mulai meleleh. Karena pelelehan ini bersifat parsial (lokal) tergantung seberapa banyak yang melebur, maka seakan-aka ter ipta se uah ka to g de ga densitas yang lebih rendah dibanding sekitarnya. Kantong ini akan bergerak naik ke permukaan karena lebih ringan, menembus baik kerak benua atau samudera di atasnya. Harap selalu ingat ka to g ag a i i kare a dia aka erpera pe ti g dala deret Bowe serta pe ekua batuan beku.

[2] Deret Bowen Merupakan sebuah diagram hasil eksperimen laboratorium yang dilakukan oleh Bowen untuk melihat mineral yang tumbuh seiring dengan pendinginan magma. Ia mengambil sebuah sampel lava bersuhu >1200oC yang masih cair, kemudian didinginkan dan diamati kandungan mineral yang terbentuk di dalam cairan lava (dalam kondisi alami adalah magma). Proses pembentukan kristal mineral ini disebut dengan kristalisasi.

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3

[3] Selama kristalisasi, komposisi bagian cair dan kristal akan selalu berubah. Unsur-unsur berat seperti Fe, Mg, dan Ca akan digunakan dulu untuk membentuk mineral ketimbang Al dan K. Si dan O yang kaya di dalam mineral akan digunakan sepanjang pembentukan mineral, sehingga disebut sebagai mineral silikat. Pada awalnya, anggap sebuah kantong magma memiliki 1000 Si, 1000 O, 50 Fe, 50 Mg, 50 Al, dan 50 K. Ketika kristal pertama terbentuk (misalnya olivin), maka akan diambil unsur Fe, Mg, Si, dan O, sehingga sisa yang ada di cairannya adalah: 900 Si, 900 O, 40 Fe, 40 Mg, 50 Al, dan 50 K. Karena kompoisi Fe dan Mg semakin sedikit porsinya (persentasenya), maka magma sisa yang asih air dikataka ersifat le ih asa . Ke udia , ketika suhu e uru hi gga pirokse dapat terbentuk, sisa 40 Fe dan 40 Mg akan digunakan untuk membentuk piroksen. Sisanya, misal 700 Si, 700 O, 20 Fe, 20 Mg, 50 Al, da 50 K aka se aki asa pula. Nah, pe e tuka i i aka berlanjut demikian hingga Fe dan Mg habis. Mineral-mineral yang terbentuk ini disebut sebagai mineral mafic (gelap). Apabila tersisa unsur terang dan kantong magma masih bisa naik ke permukaan dan mendingin, maka akan membentuk mineral felsik (terang) seperti K-feldspar, muskovit, dan kuarsa. Deret Diskontinu: terletak pada bagian kiri deret Bowen. Ketika magma mendingin, olivin duluan terbentuk. Setelah terbentuk, sebagian olivin dapat bereaksi kembali dengan magma sisa di sekelilingnya membentuk piroksen. Dalam reaksi ini, olivin akan menambahkan Si, O dan unsur berat lain ke dalam kristalnya sehingga semakin besar dan rigid. Struktur olivin yang sederhana (Si-O tetrahedral) akan menjadi struktur piroksen yang lebih rumit (tetrahedral rantai) dan lebih stabil. Apabila semakin mendingin, piroksen akan bereaksi pula dengan cairan magma sekitar (mengambil Si, O, dan unsur lain) menjadi amfibol. Reaksi ini akan terus berlanjut sampai kepada biotit. Deret ini disebut diskontinu karena menyebabkan struktur silikat yang berubah menjadi lebih kompleks. Deret Kontinu: terletak pada bagian kanan. Hanya melibatkan pertukaran ion Ca dan Na saja tanpa mengubah bentuk struktur kristal mineral. Pada bagian paling kanan atas, terbentuk mineral anortit (kaya Ca). Semakin suhu menurun, maka ion Ca akan lepas dan ditukar dengan ion Na. Semakin suhu mendingin, maka akan semakin banyak ion Ca yang keluar dan ion Na yang masuk, sehingga pada ujung bawah deret kontinu, mineral yang terbentuk akan sangat kaya Na dan tidak ada Ca. Urutan

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3 mineralnya adalah sebagai berikut: anortit  bitownit  labradorit  andesin  oligoklas  oligoklas  albit. Semua mineral ini dikenal sebagai golongan feldspar plagioklas. Pada akhir reaksi kontinu dan diskontinu akan hilang, sementara magma sisa yang sangat kaya akan unsur ringan, atau bahkan hanya ada unsur ringan saja, bersama dengan Si dan O membentuk mineral ortoklas feldspar (K-feldspar), muskovit, dan kuarsa. Asosiasi dari mineral-mineral inilah yang akan membentuk berbagai jenis batuan beku: ultrabasa, basa, intermediet, dan asam.

Diferensiasi Magma, Asimilasi, dan Magma Mixing Ketika kantong magma naik dari mantel ke dalam kerak, terjadi tiga hal berikut: Diferensiasi magma: selama reaksi deret Bowen, mineral-mineral yang terbentuk (padatan) akan jatuh ke bawah kantong magma, sehingga mengendap di bawah, persis seperti mengaduk pasir di dalam air. Jatuhnya mineral ini dikenal sebagai crystal settling atau gravity settling. Sisa cairan magmanya akan semakin asam, berbeda dengan kondisi asal yang semakin basa. Fenomena magma yang berubah komposisi menjadi asam seiring dengan pendinginan dan pembentukan mineral disebut sebagai diferensiasi magma. Asimilasi magma: ketika magma menembus kerak bumi, maka kantong magma dapat bereaksi dengan batuan kerak sekitarnya (batuan samping). Misalkan ada magma yang sifatnya sangat asam naik menembus kerak yang sifatnya asam dan melelehkan batuan di sampingnya, maka kantong magma tersebut akan bersifat intermediet. Magma mixing: terjadi ketika satu buah kantong magma naik ke dalam kerak, sementara ada kantong magma lain yang menyusul, sehingga kedua kandungannya bercampur membentuk komposisi kantong magma yang baru.

BATUAN BEKU Batuan beku adalah batuan yang terbentuk langsung dari pembekuan magma. Proses pembekuan ini merupakan proses perubahan fase dari cair ke padat, menghasilkan kristal-kristal mineral primer atau gelas (tergantung kepada kecepatan pendinginan).  

Kecepatan pembekuan magma  tekstur Komposisi magma asal dan proses sepanjang pendinginan  komposisi batuan

Pengaruh kecepatan pendinginan terhadap pembentukan mineral Apabila kecepatan pendingan magma sangat lambat, maka kristal-kristal dapat tumbuh secara sempurna dan berukuran besar, sedangkan apabila magma mendingin sangat cepat, kristal tidak memiliki cukup waktu untuk menumbuhkan kristal, sehingga menjadi bentuk gelas. Komposisi batuan beku Batuan beku umumnya tersusun atas dua jenis mineral: 



Mineral felsik: berwarna cerah, tersusun dominan atas Si, Al. Contohnya adalah kuarsa, muskovit, ortoklas, dan plagioklas. Mineral ini terletak pada bagian kanan dan bawah deret Bowen. Mineral mafik: berwarna gelap, mengandung unsur berat seperti Fe, Mg, Ca. Contohnya adalah olivin, piroksen, hornblende, biotit. Mineral ini terletak pada bagian kiri deret Bowen.

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3

Klasifikasi batuan beku 1. Secara Genetik Didasarkan pada tempat pembekuannya. a. Intrusif: ketika membeku di bawah permukaan bumi. b. Ekstrusif: ketika keluar dan membeku di permukaan bumi. Selain itu, juga bisa digolongkan menjadi: a. Volkanik: hasil proses volkanisme. b. Plutonik: terbentuk jauh di dalam bumi. c. Hipabisal: produk intrusi minor. Batuan beku volkanik (dan ekstrusif) memiliki ukuran kristal yang halus, karena membeku cepat di permukaan bumi. Apabila sangat cepat, tidak sempat membentuk kristal, namun gelas. Batuan beku plutonik dan intrusif memiliki ukuran kristal yang besar (kasar) karena pendinginan yang lama memberikan cukup waktu untuk menumbuhkan kristal secara sempurna. Batuan hipabisal memiliki campuran mineral halus dan kasar. 2. Berdasarkan Komposisi Kimia Berdasarkan kandungan silika:

Batuan beku asam Batuan beku intermediet Batuan beku basa

Kandungan silika >66% 52-66% 45-52%

Batuan beku ultrabasa

256 Coarse bomb/block 64-256 Fine bomb/block 2-64 Lapili 1/16 – 2 Coarse ash 50%. d. Tuff pyroclastic breccia: batuan yang mengandung block sebanding dengan abu volkanik atau bisa juga lebih dominan abu volkanik. e. Lapillistone: batuan yang penyusun utamanya berukuran lapili (2-64 mm). f. Lapili tuff: batuan yang kandungan lapili dan abu volkaniknya sebanding atau lebih dominan abu volkanik. g. Tuff: batuan yang tersusun atas abu volkanik. 3. Breksi volkanik autoklastik: terbentuk sebagai akibat letusan gas yang terkandung di dalam lava atau akibat pergerakan lava sebelum mengalami pembatuan. a. Breksi aliran terbentuk pada bagian tepi lava aliran akibat pemadatan pada tepi kerak dan gerakan mengalir setelah pendinginan. b. Breksi letusan terbentuk akibat letusan gas yang terkandung di dalam lava sehingga terjadi fragmentasi pada kerak bagian luar lava yang mulai membeku. 4. Breksi volkanik aloklastik: breksi yang terbentuk dari hasil fragmentasi batuan yang telah ada sebelum mengalami pengerjaan oleh proses volkanisme. a. Breksi intrusi: breksi yang mengandung fragmen batuan yang diterobos magma dalam matriks batuan beku. b. Explosion breccia: terbentuk dari hancuran batuan karena adanya ledakan volkanik yang terjadi di bawah permukaan. c. Tuffisite: material klastik yang dihasilkan dari pelarutan material tufaan oleh gas di dalam pipa volkanik. d. Tuffisite breccia: breksi yang tersusun atas fragmen batuan yang diintrusi magma dengan tuff sebagai matriks dan mengandung bekas aliran gas di dalamnya. 5. Breksi volkanik epiklastik a. Breksi laharik: breksi yang dihasilkan dari aliran lumpur pekat, berupa pancampuran antara batuan volkanik berukuran beragam dengan bahan non-volkanik. b. Batupasir tufaan/konglomerat tufaan: batuan sedimen epiklastik yang tersangkut juga di dalamnya komponen piroklastik. c. Batupasir/konglomerat volkanik: batuan epiklastik yang tersusun atas fragmen-fragmen berupa batuan volkanik yang telah mengalami erosi dan pengangkutan yang kemudian terendapkan.

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3 BATUAN SEDIMEN

[9] Pembagian batuan sedimen yang paling umum dilakukan adalah dengan menggolongkan batuan sedimen menjadi batuan sedimen klastik, kimiawi, dan organik. Namun dalam modul ini akan dibahas dua buah kategori penyusun yang sangat dominan, yakni batuan sedimen silisiklastik (silikatklastik) dan golongan karbonat.

BATUAN SEDIMEN SILISIKLASTIK Batuan sedimen klastik adalah batuan yang terbentuk karena proses diagenesis dari material batuan lain yang sudah mengalami sedimentasi (pelapukan, erosi, transportasi, dan deposisi). Batuan ini menutupi 75% luas permukaan di bumi, namun menempati porsi paling kecil di seluruh kerak bumi. Pelapukan dan Erosi Bahan untuk membuat batuan sedimen klastik adalah batuan apapun, baik batuan beku, piroklastik, sedimen sendiri, maupun metamorf. Batuan mengalami pelapukan terlebih dahulu melalui mekanisme fisik, kimia, maupun biologis.

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3   

Pelapukan fisik/mekanik: frost wedging, pertumbuhan kristal garam yang mengembang, ekspansi thermal, hilangnya pembebanan (unloading). Pelapukan kimia: disolusi (pelarutan), oksidasi, hidrolisis. Pelapukan biologis: hewan mengebor batu sehingga pecah, akar tumbuhan membelah batu, dll.

Pelapukan sangat dipengaruhi oleh faktor: sifat batuan, iklim dan iklim. Setelah batuan pecah menjadi ukuran yang lebih kecil pada pelapukan, maka akan diikuti oleh erosi. Erosi adalah proses pengikisan batuan menjadi ukuran yang lebih halus lagi. Erosi dapat terjadi melalui beberapa media, seperti: air (erosi), angin (abrasi), gelombang, dan es/glasial. Transportasi dan Deposisi 1. Transportasi oleh fluida  Material dan fluida akan bergerak bersama-sama.  Sifat fisik fluida: densitas (berperan pada kemampuan fluida mengangkut partikel) dan viskositas (kekentalan, mempengaruhi kemampuan fluida untuk mengalir).  Mekanisme pengangkutan bisa melalui bedload atau suspended load. Bedload umumnya terjadi pada ukuran partikel yang lebih besar dari pasir dan bergerak di dasar permukaan, melalui mekanisme traksi (seretan: rolling, sliding, creeping) dan saltasi (meloncat). Suspended load terjadi pada ukuran pasir dan lebih kecil, yang mudah dibawa oleh fluida. Suspended load mengambang dalam fluida dan pergerakannya diatur sepenuhnya oleh fluida yang membawa. 2. Transportasi oleh gravity flow  Tertransport langsung oleh gravitasi, material bergerak tanpa bantuan fluida dengan mengubah energi potensial menjadi energi kinetik.  Meliputi debris flow, grain flow, dan arus turbid.  Karena tidak ada fluida, maka endapannya akan memiliki sortasi (pemilahan) buruk. Deposisi terjadi ketika fluida tidak memiliki cukup kekuatan untuk mengangkut partikel (lihat diagram Hjulstrom), sehingga partikel jatuh pada suatu tempat. Partikel-partikel yang sangat kecil dan larut dalam media angin atau air seperti ion-ion tidak dikontrol oleh kekuatan medianya, namun akan terdeposisi ketika terjadi perubahan suhu atau kimia yang mengakibatkan ion tersebut mengkristal. Setelah terdeposisi pada lingkungan yang baru, partikel ini yang disebut sebagai sedimen akan mengalami proses litifikasi (pembatuan) dan diagenesa menjadi batuan sedimen. Litifikasi dan Diagenesa Litifikasi: proses perubahan material sedimen menjadi batuan sedimen yang kompak. Misalnya, pasir mengalami litifikasi menjadi batupasir, lempung menjadi batulempung. Diagenesa: seluruh proses yang menyebabkan perubahan pada sedimen selama terpendam dan terlitifikasi. Diagenesa terjadi pada temperatur dan tekanan yang lebih tinggi daripada kondisi selama pelapukan, namun lebih rendah daripada metamorfisme. Proses yang termasuk diagenesis adalah:

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3

Fisik

Proses diagenesis Kompaksi

Kimia

Sementasi Authigenesis

Rekristalisasi

Inversi Replacement Disolusi (pelarutan) Biologis Bioturbasi

Mekanisme Pengaturan butiran sedimen menjadi lebih rapat dan kompak; porositas, kandungan air, dan ketebalan lapisan berkurang. Presipitasi mineral baru di rongga antar butir sedimen. Alterasi sebuah mineral menjadi mineral baru, yang dapat bertindak sebagai semen (perekat, lebih kecil dari matriks). Perubahan ukuran atau bentuk kristal mineral tanpa mengubah kandungan kimianya. Penggantian mineral dengan polimorfnya (rumus kimia sama, bentuk kristal beda). Kristalisasi mineral baru menggantikan mineral yang lama. Pelarutan sebuah mineral yang tidak stabil, menghasilkan rongga. Organisme yang merusak batuan dengan cara boring, burrowing, dll.

WARNA Warna dikontrol oleh beberapa faktor:     

Warna mineral penyusun batuan sedimen. Warna fragmen, matriks, warna semen. Warna material yang menyelubungi (coating minerals). Derajat kehalusan butir penyusun. Lingkungan: pada lingkungan reduksi, warna akan gelap dibandingkan oksidasi (oksidasi biasanya menghasilkan warna yang merah, terutama untuk material kaya Fe). Batuan sedimen yang kaya material organik akan lebih gelap.

TEKSTUR BATUAN SEDIMEN KLASTIK Tekstur: kenampakan menyangkut butir sedimen seperti ukuran, bentuk, dan orientasi butir. Tekstur mencerminkan proses yang telah dialami batuan tersebut terutama proses transportasi dan pengendapannya, serta digunakan untuk menginterpretasi lingkungan pengendapan. Unsur dari tekstur batuan sedimen klastik adalah:  



Fragmen: butiran berukuran lebih besar dari pasir (>2mm). Matriks: butiran berukuran lebih kecil dari fragmen dan diendapkan bersama-sama dengan fragmen. Semen: material halus yang menjadi pengikat, semen diendapkan setelah fragmen dan matriks.

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3

[10] Selain itu, dikenal dua jenis mineral selama pembentukan batuan sedimen: 



Allogenic minerals: mineral yang tidak terbentuk pada lingkungan sedimentasi atau pada saat sedimentasi terjadi. Mineral ini berasal dari batuan asal yang telah mengalami transportasi dan terendapkan pada lingkungan sedimentasi. Biasanya merupakan penyusun utama dari batuan sedimen klastik. Authigenic minerals: mineral yang terbentuk pada lingkungan sedimentasi, misalnya gypsum, anhidrit, kalsit, dan halit. Umumnya penyusun utama dari batuan sedimen kimiawi (evaporit, dll).

a. Ukuran Butir Dalam sedimen klastik, skala Wentworth digunakan sebagai alat mengukur ukuran butir Ukuran butir (mm) Nama butir (sedimen) Nama batuan sedimen >256 Bongkah Breksi: apabila fragmen 64-256 Berangkal menyudut. 4-64 Kerakal Konglomerat: apabila 2-4 Kerikil fragmen membundar. 1-2 Pasir sangat kasar 1/2 - 1 Pasir kasar 1/4 - 1/2 Pasir sedang Batupasir 1/8 - 1/4 Pasir halus 1/16 – 1/8 Pasir sangat halus 1/256 - 1/16 Lanau Batulanau < 1/256 Lempung Batulempung Besar butir dipengaruhi oleh: jenis pelapukan, jenis transportasi, waktu/jarak transfportasi, dan resistensi batuan terhadap erosi selama transportasi. b. Bentuk butir (derajat kebundaran) Kebundaran dipengaruhi oleh komposisi butir, ukuran butir, jenis proses transportasi, dan jarak transport. Butiran yang resisten seperti kuarsa akan kurang bundar dibandingkan olivin atau piroksen. Semakin jauh partikel ditransport, maka akan semakin bundar pula bentuknya.

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3

[11] c. Sortasi (pemilahan)  Baik: besar butir serupa/seragam dan sama besar  Buruk: besar butir tidak merata, ada yang besar (fragmen) dan kecil (matriks).

[12]

d. Kemas (fabric)  Terbuka: apabila fragmen di batuan tidak saling bersentuhan (mengambang dalam matriks), disebut juga matrix-supported fabric.  Tertutup: apabila fragmen di batuan saling bersentuhan, grain-supported fabric.

[13] kemas terbuka (kiri), kemas tertutup (kanan) Selain itu, terdapat beberapa jenis kontak antarfragmen:

PELATIHAN ONLINE 2018 KEBUMIAN – PAKET 3

[14] STRUKTUR BATUAN SEDIMEN KLASTIK Terdapat dua jenis struktur sedimen: a. Struktur prim...