Petrologi Batuan Beku

1.  Pendahuluan

Batuan beku adalah batuan yang terbentuk langsung dari pembekuan magma. Proses pembekuan tersebut merupakan proses perubahan fase dari cair menjadi padat. Pembekuan magma akan menghasilkan kristal-kristal mineral primer ataupun gelas. Proses pembekuan magma akan sangat berpengaruh terhadap tekstur dan struktur primer batuan sedangkan komposisi batuan sangat dipengaruhi oleh sifat magma sel.

Pada saat penurunan suhu akan melewati tahapan perubahan fase cair ke padat. Apabila pada saat itu terdapat cukup energi pembentukan kristal maka akan terbentuk kristal-kristal mineral berukuran besar sedangkan bila energi pembentukan rendah akan terbentuk kristal yang berukuran halus. Bila pendinginan berlangsung sangat cepat maka kristal tidak terbentuk dan cairan magma membeku menjadi gelas.

Pada batuan beku, mineral yang sering dijumpai dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu :

1. 1. Mineral asam / felsic minerals

Mineral-mineral ini umumnya berwarna cerah karena tersusun atas silika dan alumni, seperti : kuarsa, ortoklas, plagioklas, muskovit.

1. 2. Mineral basa / mafic minerals

Mineral-mineral ini umumnya berwarna gelap karena tersusun atas unsur-unsur besi, magnesium, kalsium, seperti : olivin, piroksen, hornblende, biotit. Mineral-mineral ini berada pada jalur kiri dari seri Bowen.

Setiap mineral memiliki kondisi tertentu pada saat mengkristal. Mineral-mineral mafik umumnya mengkristal pada suhu yang relatif lebih tinggi dibandingkan dengan mineral felsik. Secara sederhana dapat dilihat pada Bowen Reaction Series.

Mineral yang terbentuk pertama kali adalah mineral yang sangat labil dan mudah berubah menjadi mineral lain. Mineral yang dibentuk pada temperatur rendah adalah mineral yang relatif stabil. Pada jalur sebelah kiri, yang terbentuk pertama kali adalah olivin sedangkan mineral yang terbentuk terakhir adalah biotit.

Mineral-mineral pada bagian kanan diwakili oleh kelompok plagioklas karena kelompok mineral ini paling banyak dijumpai. Yang terbentuk pertama kali pada suhu tinggi adalah calcic plagioclase (bytownit), sedangkan pada suhu rendah terbentuk alcalic plagioclase (oligoklas). Mineral-mineral sebelah kanan dan kiri bertemu dalam bentuk potasium feldsfar kemudian menerus ke muskovit dan berakhir dalam bentuk kuarsa sebagai mineral yang paling stabil.

Proses Kristalisasi Magma

Karena magma merupakan cairan yang panas, maka ion-ion yang menyusun magma akan bergerak bebas tak beraturan. Sebaliknya pada saat magma mengalami pendinginan, pergerakan ion-ion yang tidak beraturan ini akan menurun, dan ion-ion akan mulai mengatur dirinya menyusun bentuk yang teratur. Proses inilah yang disebut kristalisasi. Pada proses ini yang merupakan kebalikan dari proses pencairan, ion-ion akan saling mengikat satu dengan yang lainnya dan melepaskan kebebasan untuk bergerak. Ion-ion tersebut akan membentuk ikatan kimia dan membentuk kristal yang teratur. Pada umumnya material yang menyusun magma tidak membeku pada waktu yang bersamaan.

Kecepatan pendinginan magma akan sangat berpengaruh terhadap proses kristalisasi, terutama pada ukuran kristal. Apabila pendinginan magma berlangsung dengan lambat, ion-ion mempunyai kesempatan untuk mengembangkan dirinya, sehingga akan menghasilkan bentuk kristal yang besar. Sebaliknya pada pendinginan yang cepat, ion-ion tersebut tidak mempunyai kesempatan bagi ion untuk membentuk kristal, sehingga hasil pembekuannya akan menghasilkan atom yang tidak beraturan (hablur), yang dinamakan dengan mineral gelas (glass).

Pada saat magma mengalami pendinginan, atom-atom oksigen dan silikon akan saling mengikat pertama kali untuk membentuk tetrahedra oksigen-silikon. Kemudian tetahedra-tetahedra oksigen-silikon tersebut akan saling bergabung dan dengan ion-ion lainnya akan membentuk inti kristal dan bermacam mineral silikat. Tiap inti kristal akan tumbuh dan membentuk jaringan kristalin yang tidak berubah. Mineral yang menyusun magma tidak terbentuk pada waktu yang bersamaan atau pada kondisi yang sama. Mineral tertentu akan mengkristal pada temperatur yang lebih tinggi dari mineral lainnya, sehingga kadang-kadang magma mengandung kristal-kristal padat yang dikelilingi oleh material yang masih cair.

Komposisi dari magma dan jumlah kandungan bahan volatil juga mempengaruhi proses kristalisasi. Karena magma dibedakan dari faktor-faktor tersebut, maka penampakan fisik dan komposisi mineral batuan beku sangat bervariasi. Dari hal tersebut, maka penggolongan (klasifikasi) batuan beku dapat didasarkan pada faktor-faktor tersebut di atas. Kondisi lingkungan pada saat kristalisasi dapat diperkirakan dari sifat dan susunan dari butiran mineral yang biasa disebut sebagai tekstur. Jadi klasifikasi batuan beku sering didasarkan pada tekstur dan komposisi mineralnya.

2.  Pembagian Batuan Beku

2.1 Pembagian Secara Genetika

Pembagian batuan beku secara genetika didasarkan pada tempat terbentuknya. Batuan beku berdasarkan genesa dapat dibedakan menjadi :

1. Batuan Beku intrusif (membeku di bawah permukaan bumi)
2. Batuan Beku ekstrusif (membeku di permukaan bumi)

Selain itu batuan beku juga dapat dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu :

1. Batuan beku volkanik yang merupakan hasil proses volkanisme, produknya biasanya mempunyai ukuran kristal yang relatif halus karena membeku di permukaan atau dekat dengan permukaan bumi. Batuan beku vulkanik dibagi menjadi batuan vulkanik intrusif, batuan volkanik ekstrusif yang sering disebut batuan beku fragmental dan batuan vulkanik efusi seperti aliran lava.
2. Batuan beku dalam (plutonik atau intrusif) terbentuk dari proses pembekuan magma yang jauh di dalam bumi mempunyai kristal yang berukuran kasar.
3. Batuan beku hipabisal yang merupakan produk intrusi minor, mempunyai kristal berukuran sedang atau percampuran antara halus dan kasar.

Pembagian Berdasar Komposisi Kimia

Dasar pembagian ini biasanya adalah kandungan oksida tertentu dalam batuan seperti kandungan silika dan kandungan mineral mafik (Thorpe & Brown, 1985).

Tabel 1.1. Penamaan batuan berdasarkan kandungan silika

Nama Batuan	Kandungan Silika
Batuan Beku Asam	> 66%
Batuan Beku Intermediet	52 – 66%
Batuan Beku Basa	45 – 52%
Batuan Beku Ultra Basa	< 45%

Tabel 1.2. Penamaan batuan berdasarkan kandungan mineral mafik

Nama Batuan	Kandungan Silika
Leucocratic	0 – 33 %
Mesocratic	34 – 66 %
Melanocratic	67 – 100 %

Berdasarkan kandungan kuarsa, alkali feldspar dan feldspatoid :

a)      Batuan felsik          : dominan felsik mineral, biasanya berwarna cerah.

b)      Batuan mafik          : dominan mineral mafik, biasanya berwarna gelap.

c)       Batuan ultramafik  : 90% terdiri dari mineral mafik.

Pembagian Secara Mineralogi

Salah satu kelemahan dari pembagian secara kimia adalah analisa yang sulit  dan memakan waktu lama. Karena itu sebagian besar klasifikasi batuan beku menggunakan dasar komposisi mineral pembentuknya. Sebenarnya analisa kimia dan mineralogi berhubungan erat, seperti yang ditunjukkan pada daftar nilai kesetaraan SiO2 (%) dalam mineral berikut :

• Felsic minerals : quartz, 100 : alkali feldspars, 64-66; oligoclase, 62; andesin, 59-60; labradorite, 52-53; dll.
• Mafic minerals : hornblende, 42-50; biotite, 35-38; augite, 47-51; magnesium & diopsidic piroxene; dll.

Degan melihat komposisi mineral dan teksturnya, dapat diketahui jenis magma asal, tempat pembentukan, pendugaan temperatur pembentukan dll.

(Tim Asisten Praktikum Petrologi, 2006)

2.2 Batuan Beku Non Fragmental.

Pada umumnya batuan beku non fragmental berupa batuan beku intrusif ataupun aliran lava yang tersusun atas kristal-kristal mineral. Adapun hal-hal yang harus diperhatikan dalam deskripsi adalah :

• Warna
• Struktur
• Tekstur
• Bentuk
• Komposisi Mineral

2.2.1 Warna Batuan

Warna batuan beku berkaitan erat dengan komposisi mineral penyusunnya. Mineral penyusun batuan tersebut sangat dipengaruhi oleh komposisi magma asalnya, sehingga dari warna dapat diketahui jenis magma pembentuknya, kecuali untuk batuan yang mempunyai tekstur gelasan.

• § Batuan beku yang berwarna cerah umumnya adalah batuan beku asam yang tersusun atas mineral-mineral felsik misalnya kuarsa, potas feldspar, muskovit.
• § Batuan beku yang berwarna gelap sampai hitamnya umumnya adalah batuan beku intermediet dimana jumlah mineral felsik dan mafiknya hampir sama banyak.
• § Batuan beku yang berwarna hitam kehijauan umumnya adalah batuan beku basa dengan mineral penyusun dominan adalah mineral-mineral mafik.
• § Batuan beku yang berwarna hijau kelam dan biasanya monomineralik disebut batuan beku ultrabasa dengan komposisi hampir seluruhnya mineral mafik.

2.2.2 Struktur Batuan

Struktur adalah penampakan hubungan antar bagian-bagian batuan yang berbeda. Pengertian struktur pada batuan beku biasanya mengacu pada pengamatan dalam skala besar atau singkapan di lapangan. Pada bekuan beku, struktur yang sering ditemukan adalah :

• § Masif : Bila batuan pejal, tanpa retakan ataupun lubang-lubang gas.
• § Jointing : Bila batuan tampak mempunyai retakan-retakan. Penampakan ini akan mudah diamati pada singkapan di lapangan.
• § Vesikuler : Dicirikan dengan adanya lubang-lubang gas. Struktur ini dibagi lagi menjadi tiga, yaitu :

a)    Skoriaan, bila lubang-lubang gas tidak saling berhubungan.

b)    Pumisan, bila lubang-lubang gas saling berhubungan.

c)    Aliran, bila ada penampakan aliran dari kristal-kristal maupun lubang-lubang gas.

• § Amigdaloidal : Bila lubang-lubang gas telah terisi oleh mineral-mineral sekunder.

2.2.3 Tekstur Batuan

Pengertian tekstur dalam batuan beku mengacu pada penampakan butir-butir mineral di dalamnya, yang meliputi tingkat kristalisasi, ukuran butir, bentuk butir, granularitas dan hubungan antar butir (fabric). Jika warna batuan berkaitan erat dengan komposisi kimia dan mineralogi, maka tekstur berhubungan dengan sejarah pembentukan dan keterdapatannya. Tekstur merupakan hasil dari rangkaian proses sebelum, selama dan sesudah kristalisasi. Pengamatan tekstur meliputi:

• § Tingkat Kristalisasi

Tingkat kristalisasi pada batuan beku tergantung dari proses pembekuan itu sendiri. Bila pembekuan berlangsung lambat maka akan terdapat cukup energi pertumbuhan kristal pada saat melewati perubahan dari fase cair ke fase padat sehingga akan terbentuk kristal-kristal yang berukuran besar. Bila penurunan suhu relatif cepat maka kristal yang dihasilkan kecil-kecil dan tidak sempurna. Apabila pembekuan magma terjadi sangat cepat maka kristl tidak akan terbentuk karena tidak ada energi yang cukup untuk pengintian dan pertumbuhan kristal sehingga akan dihasilkan gelas.

Tingkat kristalisasi batuan beku dapat dibagi menjadi :

1. Holokristalin, jika mineral dalam batuan semua berbentuk kristal.
2. Hipokristalin, jika sebagian berbentuk kristal sedangkan yang lain berbentuk mineral gelas.
3. Holohyalin, hampir seluruh mineral terdiri dari gelas. Pengertian gelas disini adalah mineral yang tidak mengkristal atau amorf.

• § Ukuran Kristal

Ukuran kristal merupakan sifat tekstural yang mudah dikenali. Ukuran kristal dapat menunjukkan tingkat kristalisasi pada batuan.

Tabel 1.3.isaran harga ukuran kristal dari berbagai sumber

	Cox, Price, Harte	W.T.G	Heinric
Halus	<1 mm	<1 mm	<1 mm
Sedang	1 – 5 mm	1 – 5 mm	1 – 10 mm
Kasar	> 5 mm	5 – 30 mm	10 – 30 mm
Sangat Kasar		> 30 mm	> 30 mm

• § Granularitas

Dalam Batuan beku, granularitas menyangkut derajat kesamaan ukuran butir dari kristal penyusun batuan.

Pada batuan beku non-fragmental, granularitasdapat dibagi menjadi beberapa macam, yaitu :

1. Equigranular

Disebut equigranular apabila memiliki ukuran butir yang seragam. Tekstur equigranular dibagi lagi menjadi:

1. Fanerik granular. Bila mineral kristal mineral dapat dibedakan dengan mata telanjang dan berukuran seragam. Contoh : granit, gabbro.
2. Afanitik. Apabila kristal mineral sangat halus sehingga tidak dapat dibedakkan dengan mata telanjang. Contoh : basalt.

2. Inequigranular

Disebut inequigranular bila ukuran krisral pembentuknya tidak seragam. Tekstur ini dibagi menjadi:

1. Faneroporfiritik. Bila kristal mineral yang besar (fenokris) dikelilingi kristal mineral yang lebih kecil (massa dasar) dan dapat dikenali dengan mata telanjang. Contoh : diorit porfir.
2. Porfiroafanitik. Bila fenokris dikelilingi oleh masa dasar yang afanitik. Contoh : andesit porfir.

3. Gelasan (glassy)

Batuan beku dikatakan memiliki tekstur gelasan apabila semuanya tersusun atas gelas.

Antara fenokris dan massa dasar terdapat perbedaan ukuran butir yang menyolok.

• Fenokris : Mineral yang ukuran butirnya jauh lebih besar dari mineral lainnya.Biasanya merupakan mineral sulung, dengan bentuk subhedral hingga euhedral.
• Massa dasar : Mineral-mineral kecil yang berada di sekitar fenokris.

2.3.4 Bentuk Kristal

Untuk kristal yang mempunyai ukuran cukup besar dapat dilihat kesempurnaan bentuk kristalnya. Hal ini dapat memberi gambaran mengenai proses kristalisasi mineral pembentuk batuan. Bentuk kristal dibedakan menjadi:

a)    Euhedral : Apabila bentuk kristal sempurna dan dibatasi oeh bidang yang jelas.

b)    Subhedral : Apabila bentuk kristal tidak sempurna dan hanya sebagian saja yang dibatasi bidan kristal.

c)    Anhedral : Apabila bidang batas tidak jelas.

2.3.5 Komposisi Mineral

Berdasarkan mineral penyusunnya batuan beku dapat dibedakan menjadi empat, yaitu :

• Kelompok Granit – Rhyolit

Berasal dari magma yang bersifat asam, tersusun oleh mineral kuarsa, ortoklas, plagioklas Na, terkadang terdapat hornblende, biotit, muskovit dalam jumlah kecil.

• Kelompok Diorit – Andesit

Berasal dari magma yang bersifat intermediet, terusun oleh mineral plagiokklas, hornblende, piroksen, dan kuarsa biotit, ortoklas dalam jumlah kecil.

• Kelompok Gabbro – Basalt

Tersusun dari magma basa dan terdiri dari mineral-mineral olivin, plagioklas Ca, piroksen dan hornblende.

• Kelompok UltraBasa

Terutama tersusun oleh olivin, dan piroksen. Minera lain yang mungkin adalah plagioklas Ca dalam jumlah sangat kecil.

2.3.6 Identifikasi Mineral

Identifikasi mineral merupakan salah satu bagian terpenting dari deskripsi batuan beku karena identifikaasi tersebut dapat diungkap berbagai hal seperti kondisi temperatur, tempat pembentukan, sifat magma asal dan lain-lain.

Di dalam batuan beku dikenal status mineral dalam batuan, yaitu:

1. Mineral Primer, merupakan hasil pertama dari proses pembentukan batuan beku. Mineral utama terdiri dari :

• Mineral utama ( essential minerals) : mineral yang jumlahnya cukup banyak (>10%). Mineral ini sangat penting untuk dikenali karena menentukan nama batuan.
• Mineral tambahan (accesory minerals) : Mineral yang jumlahnya sedikit (<10%) dan tidak menentukan nama batuan.

1. Mineral sekunder, merupakan mineral hasil perubahan (altersi) dari mineral primer.

Beberapa hal yang harus diidentifikai dari mineral adalah:

~  Warna Mineral

Dapat mencerminkan komposisi mineralnya. Contohnya senyawa silikat dari alkali dan alkali tanah (Na, Ca, K, dll) memberikan warna yang terang pada mineralnya.

~  Kilap

Merupakan kenampkaan mineral jika dikenai cahaya. Dalam mineralogi dikenal kilap logam dan non-logam. Kilap non –logam terbagi atas:

ü  Kilap Intan

ü  Kilap tanah. Contoh : kaolin, limonit.

ü  Kilap kaca. Contoh : kalsit, kuarsa.

ü  Kilap mutiara. Contoh : opal, serpentin.

ü  Kilap damar. Contoh : sphalerit.

ü  Kilap sutera. Contoh : asbes.

~  Kekerasan

Merupakan tingkat resistensi terhadap goresan. Beberapa mineral telah dijadikan skala kekerasan dalam skala mohs. Kekerasan relatif mineral relatif mineral ditentukan dengan membandingkan terhadap mineral pada skala mohs.

~  Cerat

Adalah warna mineral dalam bentuk serbuk. Cerat dapat sama atau berbeda dengan warna mineral.

~  Belahan

Kecenderungan mineral untuk membelah pada satu arah atau lebih tertentu sevagai bidang dengan permukaan rata.

~  Pecahan

Kecenderungan untuk terpisah dalam arah yang tak beraturan. Macamnya:

ü  Konkoidal, kenampakan seperti pecahan botol. (kuarsa)

ü  Fibrous, kenampakan berserat. (asbes, augit)

ü  Even, bidang pecahan halus. (mineral lempung)

ü  Uneven, bidang pecahan kasar. (magnetiti, garnet)

ü  Hackly, bidang pecahan runcing. (mineral logam)

2.3 Batuan Beku Fragmental

Batuan beku fragmental juga dikenal dengan batuan piroklastik (pyro = api, clastics = butiran / pecahan) yang merupakan bagian dari batun volkanik. Batuan fragamental ini secara khusus terbentuk oleh proses vulkanisme yang eksplosif (letusan). Bahan=-bahan yang dikeluarkan dari pusat erupsi kemudian mengalami lithifikasi sebelum dan sesudah mengalami perombakan oleh air atau es.

Secara genetik batuan beku fragmental dapat dibagi menjadi 4 tipe utama, yaitu :

1. Endapan Jatuhan Piroklastik (Pyroclastics Fall Deposits)
2. Endapan Aliran Piroclastik (Pyroclastics Flow Deposits)
3. Endapan piroklastik surupan (Pyroclastics Surge Deposits)
4. Lahar

Dasar Klasifikasi Batuan Fragmental

• Ukuran Butir
• Komposisi Fragmen Piroklastik. Komponen-kompone dalam endapan piroklastik lebih mudah dikenali dalam endapan muda, tidak terlitifikasi atau sedikit terlitifikasi. Pada material piroklastik berukuran halus dan telah terlitifikasi, identifikasi sulit dilakukan
• Tingkat dan Tipe Welding

Jika material piroklastik khususnya yang berukuran halus terdeposisikan saat masih panas, maka butiran-butiran itu seakan terelaskan atau terpateri satu dengan yang lain. Peristiwa ini disebut welding. Welding umumnya dijumpai pada piroklastik aliran namun kadang-kadang juga dijumpai pada endapan jatuhan.

(Tim Asisten Praktikum Petrologi, 2006)

« Langkah Pertama

Petrologi Batuan Sedimen »