LABORATORIUM BAHAN GALIAN JURUSAN TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS TEKNIK UGM BAHAN KULIAH PETROLOGI BATUAN BEKU 2003 / 2004 (semester 2) Oleh : Widiasmoro I Wayan Warmada Yulius Andan A ndang gP
PETROLOGI PENDAHULUAN –Batuan (rock ) vs batu (lithology ) –Petrologi vs petrografi –Struktur ion vs bentuk, belahan, resistensi –Sifat-sifat umum batuan beku, sedimen, metamorf –Geologi dan petrologi –Problema petrologi –Ruang lingkup studi petrologi
PETROLOGI PENDAHULUAN –Batuan (rock ) vs batu (lithology ) –Petrologi vs petrografi –Struktur ion vs bentuk, belahan, resistensi –Sifat-sifat umum batuan beku, sedimen, metamorf –Geologi dan petrologi –Problema petrologi –Ruang lingkup studi petrologi
PETROLOGI 1. Petrologi Definisi : Petra batuan (Rocks) termasuk batu (lithology, stone) (asal-usul (asal-us ul / origin dan kejadian / general of occurrence) Logos
2. Petrografi Definisi : Petra Grafos Bagian petrologi (tool )
STRUKTUR ION
I. Tetrahedra bebas (SiO4)-4 Struktur nesosilikat Forsterit : Mg2 SiO4
STRUKTUR ION
II. Tetrahedra ganda (Si2 O7)-6 Struktur sorosilikat Hemimorfit : Zn4 Si2 O7 (OH)2 H2O
STRUKTUR ION
III. Tetrahedra cincin (Si4 O12)-8 Struktur cincin siklosilikat
STRUKTUR ION
III. Tetrahedra cincin (Si6 O18)-12 Struktur cincin siklosilikat
STRUKTUR ION
III. Tetrahedra cincin (Si3 O9)-6 Struktur cincin siklosilikat Beril : Be3 Al2 Si6 O18
STRUKTUR ION
(SiO3)-2 Struktur rantai tunggal inosilikat Augit : Ca (Mg, Fe, Al) Piroksen : (Al, Si)2 O6
STRUKTUR ION
(Si4O12)-6 Struktur rantai ganda inosilikat Amfibol : Na Ca2 (Mg, Fe, Al)5 Hornblenda : (SiAl)8 O22 (OH)9
STRUKTUR ION
(Si2O5)-2 Struktur lembaran filosilikat Muskov Musk ovit it : K Al2 (Al Si3 O10) (OH)2 Biotit : K (Mg, Fe) 3 (Al Si3 O10) (OH)2 Flogopit Flogo pit : K Mg3 (Al Si3 O10) (OH)2
SIFAT-SIFAT SIFAT-SIFA T UMUM U MUM BATUAN UAN BEKU BEKU UM UM BAT BATUAN Tekstur interlocking Str uktur : keka Struktur kke ekar tiang, g, ke kkeka e karr le lempen mpenga gan, n, skoria sko sk oriaa riaan, ekarr tian tiang, ekar lempe ngan, s koriaa an, vesikuler, lava bantal, pavingstone surface Komposisii mineralogi Komposis mineralogi : ol olivin, ivin, feldspatoid, fflogopit logopit gopit fel f eldspatoid, dspatoid, flo flogo pit Tubuh batuan : batolit, lakolit, stock, dll.
SIFA SIFAT-SIFA T-SIFAT T UMUM UM UM BATUAN SEDIMEN SIFAT-SIF AT Tekstur : Klastik : hubungan antar butir tangensial Nonklastik : Nonklastik Kimiawi : hubungan antar kristal menerus Biologis : framestone, bindstone, bafflestone,dll Struktur : silangsiur, imbrikasi, stromatolitik, dll Komposisii mineralo Komposis mineralogi gi : gipsum, gla glaukoni ukonit, t, dll mineralogi glaukonit, glauko nit,
SIFAT-SIFAT UMUM BATUAN METAMORF Tekstur : kesekisan (sistosa), mosaik Struktur : kegenesan (gneisik), milonitik Komposisi mineralogi : asbes (krisotil), glaukofan
GEOLOGI DAN PETROLOGI –Proses-proses geologi adalah proses termodinamika –Klasifikasi dalam ilmu geologi –Kwantifikasi dalam ilmu geologi – Pemodelan geologi
Pendekatan modern dalam ilmu kebumian –Geologi murni dan terpakai –Teknologi eksplorasi dalam penelitian geologi –Geologi Inter-disipliner
Geologi
: studi tentang bumi, secara keseluruhan meliputi tentang asal-usul, struktur, komposisi dan sejarah bumi, termasuk proses kehidupan di dalam bumi (Whiten dan Brooks) Petrologi : studi batuan, di dalamnya termasuk petrografi dan petrogenesis (Huang) Cara kejadiannya, komposisi, klasifikasi, asal-usul batuan (Huang) Petrografi : diskripsi sistematis baik conto setangan maupun asahan tipis (Whiten dan Brooks) Diskriptif, tekstur, mineralogi, kimiawi (Huang)
Petrogenesis Petrogenesis : mempelajari proses, mekanisme, reaksi, urutan kejadian, perubahan pada fase akhir, serta batuan yang terakhir dihasilkan (W hiten dan Brooks)
Litologi : - Studi tentang batu yang diperoleh dari lapangan, hampir sinonim dengan petrologi (Huang) - Istilah dalam batuan sedimen, biasanya berhubungan dengan diskripsi conto setangan daripada mikroskopis (Whiten dan Brooks) - Litologi dalam suatu formasi berhubungan dengan tipe-tipe batuan yang berada dalam formasi tersebut (Whiten dan Brooks) - Menunjukkan arti yang longgar, misalnya variasi litologi, yang menunjukkan variasi komposisi dan tekstur (Whiten dan Brooks)
PROBLEMA PETROLOGI 1. Evolusi biologis dimulai dari material yang tidak hidup dalam atmosfer (reduksi/tanpa oksigen, pada awal terbentuknya bumi : ± 4,5 milyar thun yang lalu) 2. Lapisan bijih besi (hematit) dalam batuan Pra Kambrium menunjukkan menunjukkan kondisi kondisi oksidasi oksidasi (seberapa (seberapa banyak oksigen dalam atmosfer bumi primitif ?) 3. Kelimpahan batuan sedimen pada masa kini sangat berbeda dengan masa lalu 4. Dolomit pada Pra Kambrium 3x kelimpahan batugamping
5. Pada masa sekarang dolomit jarang dijumpai/terbatas pada lingkungan yang khusus (Teluk Persia, dll) 6. Pada Pra Kambrium Tengah (± 2,5 mtl) : 15 % baturijang, pada masa kini jumlahnya tidak berarti 7. Evaporit sangat jarang pada Pra Kambrium dibandingkan sekarang 8. Komposisi air laut berubah dari 2,5 mtl s/d sekarang (doktrin (doktrin uniformitarianism ?) 9. Batuan beku mempunyai variasi yang luas dalam tekstur dan komposisi mineralogi (granit - basalt) Bagaimana prosesnya dalam pembentukan bumi kita
10. Beberapa metamorf dibagi-bagi berdasarkan kumpulan mineralnya. Apakah hasil pengamatan tersebut dapat dipakai untuk menentukan P dan T di kerak bumi selama proses pembentukannya ? 11. Beberapa batuan metamorf tersusun oleh mineral-mineral yang terorientasi acak dan yang lain berfoliasi kuat. Apakah hal tersebut dapat dipakai untuk menafsirkan kondisi tegangan (stress) selama waktu pembentukannya ? 12. Pada skala regional pola penyebaran batuan beku dan metamorf seperti sabuk dan kerapkali paralel terhadap tepi benua sekarang (Granit di Pegunungan Appalachiua paralel terhadap pantai timur Amerika serikat, dan yang di Siera Nevada paralel terhadap pantai barat).
13. Beberapa batupasir hanya mengandung kuarsa, yang lain : 30 % feldspar; 90 % fragmen batuan volkanik. Dapatkah data tersebut dipakai untuk menafsirkan tipe-tipe batuan yang tersingkap di permukaan bumi pada saat yang berbeda-beda di lokasi geografi yang berbeda-beda pula ? Apakah komposisi mineraloginya berhubungan dengan proses tektonik dan evolusi kerak ? 14. Genes granitoid dan migmatit apakah termasuk batuan beku atu metamorf ? 15. Serpentinit apakah termasuk batun beku atau metamorf ? 16. Batuan piroklastik dan hialoklastik apakah termasuk batuan beku atau sedimen ?
RUANG LINGKUP STUDI PETROLOGI Studi batuan beku, sedimen dan metamorf
BATUAN BEKU - Metoda sampling - Metoda Metoda analisis batuan batuan - Penampilan hasil analisis - Tektonik lempeng dan petrologi - Perkembangan konsep mengenai magma dan magmatisme - Problema granit - Granitisasi dan metasomatisme
PETROLOGI BATUAN BEKU
TEKTONIK LEMPENG DAN MAGMATISME
–Struktur tubuh bumi - Litosfer - Astenosfer - Mesosfer - Inti bumi
STRUKTUR TUBUH BUMI 1. Litosfer (Lithosphere) : kaku (rigid ) a.
Kerak (crust) : di atas Moho - Benua (continental ) - Samodra (oceanic )
b.
Mantel litosferik (Lithospheric mantle) / mantel di bawah kerak benua (subcontinental mantle) / mantel atas bagian atas / bagian bawah litosfer : Silikat padat di bawah Moho
2. Astenosfer ( Asthenosphere) : plastis ( plastic ) - mantel atas bagian atas (di bawah mantel litosferik) 3. Mesosfer (Mesosphere) - mantel atas bagian bawah - zona transisi - mantel bawah 4. Inti bumi (Core) - luar (outer) : lelehan - dalam (inner) : padatan (Ringwood, 1975; Wilson, 1989; Jackson, 1970; Best, 1982)
Principal subdivision of the earth
The structure of the outermost 700km of the earth, showing the variation of S-wave velocity (Vs) with depth. Stippled bands represent major velocity changes associated with high-pressure phase transition
The major regions of the upper 700km of the earth
Kerak a. Kerak benua Kerak benua bagian atas Komposisi rata-rata lebih mendekati granodiorit daripada granit (kuarsa + fekdspar + mika + amfibol atau kuarsa + feldspar + amfibol) Komposisi kimia rata-rata : SiO2 : 66,4 % (Pouldevaart, 1955 dalam Ringwood, 1975) Kerak benua bagian bawah (kondisi anhydrous) - Batuan metamorf fasies granulit asal batuan beku mafik (Ringwood, 1975) Kerak benua bagian bawah (kondisi hydrous) - Batuan metamorf fasies amfibolit asal batuan beku basaltik
b. Kerak samodra - Batuan sedimen pelagik - Batuan beku basaltik
A A. Initial state – e.g east coast of North America (Drake et al., 1959) B. Anhydrous mafic lower crust transforms to eclogite
B
Mantel a. Mantel atas - Batuan ultramafik (silikat Mg + Fe3O4 + silikat hidrat) b. Mantel bawah - Batuan ultramafik (silikat Mg)
Inti Bumi Siderofil (siderophile) : Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au, Mo, W, Pt dialihtempatkan / emplacement ke mantel Unsur volatil (volatile) : Na, K, Zn, Pb dialihtempatkan ke mantel Fe terreduksi menjadi FeS (di dalam inti bumi) (Ringwood, 1975; Wilson, 1989; Charmichael et al., 1974)
MAGMA Magma Lelehan batuan silikat panas yang terbentuk di alam, bersifat bersifat mobil, dapat mengandung material padat dan gas (Jackson, 1982) Lava Lelehan magma yang mencapai permukaan bumi (Hughes, 1982)
Tempat terbentuknya magma Zona na Zon a subduksi (subduction zone) – Zo - peleburan mantel atas / baji mantel ( mantle wedge), mantel tersomatisasi - pelelehan parsial kerak samudera (fasies amfibolit, amfibo lit, eklog eklogit) eklogiit) t) - pelelehan parsial kerak benua bagian bawah (anateksis)
– Zona tumbukan ( collision zone) - pelelehan parsial kerak benua bagian bawah (anateksis) - pelelehan parsial kerak benua bagian tengah (anateksis)
–Rekahan tengah samudera (mid oceanic rift ) - peleburan mantel atas – Rekahan tengah benua (intra continental rift ) - peleburan mantel atas –Kepulauan tengah samudera (mid oceanic island ) - peleburan mantel atas (Best, 1982 (Best, 1982;; W ililson, son, 1989) 198 9)) 1989
Diferensiasi Magma tunggal homogen, menghasilkan bermacammacam batuan beku dengan komposisi kimia yang berbeda-beda Fractional crystallization Kristal-kristal (terbentuk awal) dapat bertahan dengan denga n sempurna s empurna (dipertaha (dipert ahankan nkan kesetimba kkesetimbanga esetimbangannya ngannya (dipertahankan nnya dengan lelehan asal mereka tumbuh) atau sebagian bereaksi dengan lelehan magma; komposisi lelehan akhir berbeda dengan lelehan semula Charmical et al., 1971; Ehlers dan Blat, 1981)
Kristalisasi fraksinasi - Fraksinasi tergantung kepada reaksi tidak sempurna atau sama sekali tidak ada reaksi antara magma dengan kristal-kristal yang dihasilkan - Untuk mendeskripsi presipitasi kristal secara berurutan (sequential ) Diferensiasi magma oleh fraksinasi kristal (Bowen) - Magma induk tunggal, basaltik - Sekarang diketahui bahwa semua batuan beku tidak berasal dari hasil diferensiasi magma basaltik
Deret reaksi Bowen menerus Plagioklas kalsik Plagioklas alkali (sodik) Feldspar K - Selama kristalisasi kristal bereaksi terus menerus dengan lelehan, merubah komposisinya - Dihasilkan satu tipe plagioklas - Setelah semua kristal terdahulu habis meleleh, baru dimulai kristalisasi kristal-kristal berikutnya - Proses pendinginan tanpa gangguan (Ehler dan Blat, 1981; Best, 1982)
Deret reaksi Bowen tidak menerus Olivin Piroksen Amfibol Biotit Feldspar K Muskovit Kuarsa
- Tipe-tipe mineral berbeda (komposisi dan struktur ion) Beberapa tipe mineral - Reaksi antara kristal dengan lelehan magma hanya terjadi pada bagian-bagian tertentu dari urutan pendinginan (tidak seluruh kristal terdahulu habis bereaksi dengan magma, pada saat kristal berikutnya mulai terbentuk) (Ehler dan Blat, 1981; Best, 1982)
MAGMA – Kandungan gas - H20 (90 %, % berat, total gas) - CO, CO2, H2S, SO2, H2, HCl, dll Contoh : Lava andesit Paricutin, Mexico - Fenokris mulai mengkristal pada suhu 1110OC ± 40OC H2O : 2,2 + 0,5 % (% berat) - Ignimbrit : welding : H2O : ~ 4,0 % (% berat) - Magma basalt : kandungan H2O awal : 0,25 – 0,9 % (% berat)
– Kekentalan (viscosity ) - Air : 10-2 poise (P) pada suhu kamar - Gliserin : 10 P - Pada suhu 1200OC, kondisi lelehan kering (tanpa air), P : 8 atm., - Magma : - basalt : ~ 500 P - andesit : ~ 3 x 10 4 P - riolit : ~ 10 7 P
– Kekentalan (komposisi, suhu dan kandungan gas) - Komposisi : SiO2 : >>> (kental) Tetrahedra silika (ikatan ionik semakin kuat) - Suhu dan kandungan gas (H20) Contoh : - Basalt (Hawai), pada 1300-1400 OC : 104 P, pada 1110OC : 105 P - Granitik, pada 760-880OC : 107 P (H2O : 4 %, % berat) – 108 P (H2O : 1,5 %, % berat) (Hughes, 1982; Charmical et al., 1979)
S P
Lithospheric plate boundaries S : spreading P : passive C : consumptive plate edge
C
Plate tectonic rock associations
STUDI BATUAN BEKU • Lapangan • Intrusi • Ekstrusi • Ukuran dan bentuk tubuh • Akibat kontak magma • Struktur • Tekstur • Komposisi mineralogi • Asosiasi batuan - volkanik - plutonik (Bayly, 1968; Best, 1982; Carmichael et al., 1974)
KLASIFIKASI BATUAN BEKU Berdasarkan kejenuhan silika : Batuan sangat jenuh silika (silica-oversaturated ) - Kuarsa Batuan jenuh silika ( silica-saturated ) - Kuarsa, mineral jenuh silika Batuan tidak jenuh silika ( silica-undersaturated ) - Kuarsa, + feldspatoid, + olivin, + korundum Olivin (Mg2SiO4) + SiO2 Feldspatoid (KAlSiO2O6) + SiO2
piroksen (2 MgSiO3) feldspar (KAlSi3O8)
• Mineral jenuh silika - Semua feldspar, piroksen / miskin Ti, amfibol,mika, olivin / kaya Fe, magnetit, ilmenit • Mineral tidak jenuh silika - Leusit, nefelin, olivin / kaya Mg, piroksen / kaya Ti, korundum
KLASIFIKASI BATUAN BEKU Berdasarkan kandungan silika (SiO 2) : •
Asam - SiO2 : > 66 %
•
- Granit, sienit, diorit kuarsa, trasit Menengah - SiO2 : 52 – 66 %
•
- Diorit, granodiorit, andesit Basa - SiO2 : 45 – 52 %
•
- Gabro, basalt Ultrabasa - SiO2 : < 45 % - Peridotit, dunit
KLASIFIKASI BATUAN BEKU Berdasarkan komposisi mineralogi : • Felsik - Mineral mafik < 40 % • Mafik - Mineral mafik 40 – 70 % • Ultramafik - Mineral mafik > 90 %
• Mineral felsik - Warna putih, abu-abu, merah muda, rapat jenis rendah - Kuarsa, feldspar, feldspatoid • Mineral mafik - Warna gelap, hijau, coklat, hitam, rapat jenis tinggi ( > 3,80) - Piroksen, amfibol, olivin, biotit
KLASIFIKASI BATUN BEKU Berdasarkan cara terjadinya : • Batuan plutonik • Batuan hipabisal • Batuan volkanik
BATUAN PLUTONIK
• Membeku di tempat yang dalam (abisal), tubuh intrusi besar (batolit, stok dan pluton-pluton besar lain), membeku perlahan-lahan • Berbutir sangat kasar, medium-kasar; secara lokal ditemukan tekstur porfiritik; non porfiritik, subhedra atau anhedra
BATUAN HIPABISAL
• Mengristal di bawah kondisi yang terpengaruh antara batuan plutonik dan batuan volkanik, intrusi dangkal kecil, dekat permukaan bumi (hipabisal), pada kerak benua bagian atas, korok, sill, sumbat gunungapi, leher gununapi atau tubuh yang lebih besar (lakolit) pada tempat yang dangkal, dapat mendingin cukup cepat • Pada umumnya berbutir fanerik halus, porfiritik, porfiritik (masadasar halus, tanpa gelas volkanik • Bagian tepi intrusi dalam yang mendingin cepat dan menerobos batuan yang dingin dapat mempunyai sifat batuan hipabisal
BATUAN VOLKANIK
Membeku cepat, pada atau amat dekat dengan permukaan bumi, afanitik dengan sedikit atau tanpa campuran gelas, sangat halus-gelasan, klastik Kristalisasi fenokris cenderung terjadi pada kisaran suhu yang tinggi, sehingga muncul mineral-mineral yang terbentuk pada suhu tinggi, P rendah (sanidin dan plagioklas suhu tinggi) Fenokris biotit, hornblenda, kuarsa
Ada
dua fase pendinginan : fase intertelurik di tempat yang dalam (fenokris) dan fase efusif (masadasar afanitik), porfiritik
KLASIFIKASI DAN PENAMAAN BATUAN BEKU NON FRAGMENTAL Berdasarkan •Tekstur •Struktur •Komposisi mineralogi
TEKSTUR Definisi : Istilah yang dipakai antar kristal kri stal dipakai untuk menjelaskan menjel askan hubungan hubungan antar kris tal Pembagian tekstur berdasarkan granularitas : Faneritik Cukup besar, dapat ditentukan dengan mata / loupe (tubuh intrusi, inti i nti tubuh ekstrusi ekstrusi besar) - Kasar : > 5 mm - Sedang : 1-5 mm - Halus : < 1 – 0,05 mm Afanitik
(sangat halus :< 0,05 mm) Ditentukan dengan mikroskop (tubuh intrusi kecil dekat permukaan bumi, ekstrusi) Gelasan
Aliran lava, intrusi-intrusi kecil sangat dangkal
Kristal-kristal kasar : - Pendinginan lambat (kesempatan dalam penambahan ion-ion pertumbuhan kristal : besar) - Kekentalan magma yang rendah (memungkinkan migrasi ion-ion yang lebih cepat ke arah kristal dan proses pengintian yang perlahan-lahan (sukar) (jumlah inti kristal sedikit) - Jumlah inti kristal kris tal yang yang sedikit : memu memungkinkan ngkinkan sedikit kristal tumbuh menjadi besar sebelum kristal kr istal disampingnya disampingnya tumbuh
Kristal-kristal dalam basalt yang halus : - Pengintian yang cepat (inti kristal banyak) - Kristalisasi cepat (pendinginan cepat pada permukaan bumi), dihalang-halangi oleh kekentalan magma yang rendah
Tekstur gelasan dalam riolit : - Pendingina Pendinginan n cepa c epatt - Polimerisasi (tetrahedra silika), magma silikaan, (ke (k ecepa cepatan tan kr kristali istalisasi) sasi) (kecepatan kristalisasi) - Migrasi ion yang perlahan-lahan : karena kekentalan magma yang tinggi dapat menghala mengha lang-h ng-hal alangi angi krist kr istal alisasi isasi lang-halangi ng-halangi
Intrusi magma basa : gabro (kasar)
Intrusi magma asam : berbutir lebih halus (sedang) (pada kedalaman yang sama)
(Hyndman, 1972)
Pembagian tekstur berdasarkan kristalinitas : Holokristalin Semuanya kristal
Hipokristalin Sebagian kristal, sebagian gelas volkanik
Holohialin Semuanya gelas volkanik
Pembagian tekstur berdasarkan fabrik / hubungan antar kristal : Panidiomorfik granular Sebagian besar tersusun oleh kristal-kristal euhedra Hipidiomorfik granular Sebagian besar tersusun oleh kristal-kristal subhedra Senomorfik / alotriomorfik granular Sebagian besar tersusun oleh kristal-kristal anhedra
Kristal euhedra : Hubungan antar kristal yang dibatasi oleh bidang kristalnya sendiri Kristal subhedra Hubungan antar kristal yang sebagian dibatasi oleh bidang kristal lain Kristal anhedra Hubungan antar kristal yang semuanya dibatasi oleh bidang kristal lain
STRUKTUR BATUAN BATUAN BEKU Definisi : Istilah yang dipakai untuk menjelaskan hubungan antar kumpulan mineral / material penyusun batuan Macam-macam struktur : • Perlapisan bersusun (intrusi melapis) • Skoriaan • Vesikuler • Amigdaloidal • Trasitik • Perlitik • Kekar tiang dan lembaran • Lava bantal
Struktur skoriaan dalam lava basalt pa hoe hoe
Struktur amigdaloid dalam basalt
Struktur vesikuler
Struktur kekar tiang Devil's Watchtower, Wyoming
KOMPOSISI MINERALOGI
Mineral utama : - Mineral yang paling menentukan nama batuan - Kelimpahan : melimpah – sangat melimpah - Misal : ortoklas, plagioklas dan kuarsa dalam granit
Mineral asesori khas
- Mineral yang ikut memberi nama batuan - Kelimpahan : cukup melimpah - Misal : hornblenda dalam granit hornblenda
KLASIFIKASI KLASIFIKASI BATUAN BEKU
(Fenton, 1940 dalam Bateman, 1962)
STRUKTUR TUBUH BATUAN BEKU INTRUSI Batolit
Besar, dinding terjal, tidak mempunyai dasar, berkomposisi batuan asam (granit, granodiorit), singkapan ribuan km2
Atap batolit di Mount Powell
Stock Bentuk dan komposisinya mirip batolit (luas singkapan , 100 km2
Korok Tabular, memotong struktur utama (perlapisan atau foliasi) Hubungan tegangan dengan injeksi yang membentuk korok (Anderson dan Hubbert)
Arah tegangan terkecil
Urat Tabular (lebar beberapa cm) (Charmichael et al., 1971, Ehler dan Blat, 1981; Best, 1982)
Sill - Tabular - Konkordan terhadap struktur utama (perlapisan atau foliasi) - Tebal dapat mencapai ratusan meter, meluas sampai berkilo-kilometer, biasanya bersifat basa - Majemuk, sederhana atau terdiferensaasi - Sill Palisade (New York), basalt, hipabisal, tebal 300 m, lebar 2 km, panjang 8 km, bagian tepi berbutir halus (15 m), ke arah tengah lebih kasar (2/3 sill) - Sill di Antartika, diabas, tebal 400 m, luas singkapan 20.000 km2
Komplek sill di Eigg (Harker 1904)
Lakolit - Seperti jamur tubuh berbentuk lempengan, dasar mendatar, atap seperti kubah, menerobos perlapisan yang melengkung seperti busur, konkordan sebagian besar bersifat asam atau menengah - Diameter 1-8 km, tebal maksimum 1000 m - Di tempat yang dangkal, dapat berubah menjadi sill
Bentuk diagramatik lakolit
Lakolit di pegunungan Judith, Montana
Pakolit - Masa berbentuk lensa, melengkung, menginjeksi secara konkordan perlapisan terlipat (antiklin atau sinklin), intrusi relatif dalam - Pasif
Bentuk diagramatik pakolit
Lopolit - Tubuh berbentuk lempengan atau melensa, permukaan bagian bawah dan atas cekung ke arah atas (seperti cawan atau cerutu) - Bersifat basa, konkordan, bagian tengah melesak ke bawah, di daerah yang sedikit terlipat - Tebal 1/10 – 1/20 lebar, diameter puluhan-ratusan km, tebal ribuan meter - Bersifat mafik atau ultramafik
Bentuk kerucut dan lempengan dalam bentuk intrusi mafik melapis
Ring dike (korok berbentuk cincin) - Kemiringan tajam - Pergerakan magma ke atas, di sepanjang rekahan silindris dan seperti kerucut, bagian tengah / pusatnya runtuh - Lebar beberapa km
Ring dike a. Skema b. Foto udara semenanjung Ardnamurchan, Skotlandia c. Peta geologi
TUBUH BATUAN BEKU EKSTRUSI NON FRAGMENTAL Lava pahoehoe
- Gelasan, permukaan halus, seperti tali
Lava aa
- Permukaan kasar, fragmental, vesikuler, berduri - Di bawah zona yang terfragmentasi terlaskan
Lava bantal - Elipsoid, seperti bantal, guling - Bagian tepi bantal dengan kerak gelasan, kekar radial ukuran bantal 10 cm – 6 m (basalt, andesit, spilit)
(Ehler dan Blat, 1981; Best 1982)
ASOSIASI BATUAN BEKU NON FRAGMENTAL Asosiasi batuan plutonik Stock dan batolit (komposisi / sumber magma sama dengan intrusi-intrusi kecil) Masa batuan beku abisal ( abysal ) Asosisasi batuan volkanik Aliran lava Intrusi di pipa kepundan Semua intrusi (siklus kegiatan volkanik dan sumber magma sama) (Charmichael et al., 1974)
CONTOH BATUAN DALAM TUBUH INTRUSI
• Aplit - Korok, urat, dalam tubuh granit, berasosiasi dengan pegmatit • Gabro - Tubuh dengan luas sekitar 100 km2, stok stok - Tepi benua di atas zona subduksi lempeng samodra - Batolit terdiri dari ratusan pluton, busur kepulauan dan di dalam kerak benua yang dalam - Intrusi melapis - Lopolit - Batolit - Sill
Granitoid - Granit peralkali, granit alkali, granit, granodiorit, tonalit - Batolit - Stok - Bos - Korok cincin Diabas - Bos Batuan asam dan menengah - Pakolit
Batuan asam dan menengah - Lakolit Sienit - Stok Dunit, piroksenit (ultramafik) - Tidak dikenal dalam tubuh lava - Intrusi kecil tersendiri - Korok - Sill lapisan/lensa intrusi mafik melapis - Lopolit (Fenton, 1940; Huang, 1962; Hyndman; 1972; Whiten dan Brooks, 1972; Nockolds et al., 1978; Best, 1982; Ehlers dan Blat, 1982)
BATUAN VOLKANIK TEKSTUR : ➢ Porfiritik (fenokris di dalam masadasar fanerik sangat halus sampai gelasan) ➢ Afanitik, berkristal sangat halus (non porfiritik) ➢
Gelasan
BATUAN VOLKANIK STRUKTUR : ➢ Trasitik ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢
➢
Perlitik Skoriaan Vesikuler Amigdaloidal Kekar tiang (tegak lurus bidang pendinginan) Kekar lembaran (paralel terhadap permukaan pendinginan atau permukaan permukaan aliran, penjajaran mineral plagioklas, terutama yang berada di dekat permukaan) Lava bantal
Kekar tiang pada basalt di Bacchus Marsh, Victoria
Superposisi ideal dari tipe struktur aliran dan sistem rekahan dalam batuan beku plutonik
Kekar kolumnar dalam aliran lava
Skema pembentukan lava bantal di bawah permukaan laut
Diagram potongan melintang dari lava pahoehoe (A) dan lava bantal (B)
Lava bantal di Motutara, Selandia Baru
BATUAN VOLKANIK KENAMPAKAN YANG LAIN : ➢ Permukaan berbongkah-bongkah ➢ ➢
Permukaan berduri; seperti tali Lapisan di dasar aliran lava terpanggang
ERUPSI MAGMA Kubah lava dan autoklastik Aliran lava, intrusi sangat dangkal dan autoklastik Aliran lava dan ledakan uap (hydroexplosion) Jatuhan piroklastik Aliran piroklastik Gelombang piroklastik
Sketsa kubah lava dan spine di Mount Pelee
Talus / crumble breccia
Endapan piroklastik yang lebih tua
Talus / crumble breccia
Lava bongkah
- Fragmen-fragmen dengan permukaan yang halus
Lava bongkah di California timurlaut (Macdonald)
Breksi : Breksi onggokan Breksi ledakan Breksi gesekan
HYALOCLASTITE (Carlisle, 1963; Best, 1982) Lava bantal ➢
➢
➢
➢
Kontraksi pada bagian luar lava bantal yang bersifat gelasan Vesikulasi (pembentukan uap) sebagai hasil interaksi antara lava yang panas dengan air yang dingin akan menghasilkan tekanan uap yang semakin besar. Tekanan uap tersebut akan menghasilkan ledakan uap (hydroexplosion) Ledakan uap tersebut akan menyebabkan lava bantal yang bersifat gelasan menjadi terfragmentasi
HYALOCLASTITE (Carlisle, 1963; Best, 1982) ➢
Fragmen-fragmen gelas tersebut akan terkonsolidasi pada kondisi yang panas, menghasilkan batuan hialoklastik (hialoklastit) Isolated pillow breccia Closed pack pillow breccia Pillow breccia Alterasi hidrotermal pada matriks (karbonat dan zeolit)
1 Fragmentasi dalam keadaan panas
2 ➢Terjadi
longsoran
➢Konsolidasi
dalam keadaan panas
3 ➢
Terjadi longsoran
➢
Konsolidasi dalam keadaan panas
4 ➢Terjadi
longsoran
➢Konsolidasi
dalam keadaan panas
Tipe erupsi piroklastik utama (Fisher dan Schmincke, 1984)
1. Plinian 2. Hawaiian 3. Strombolian
Tipe erupsi piroklastik utama (Fisher dan Schmincke, 1984) 1. Plinian - Komposisi batuan: riolitik, trasitik, fonolitik, dasitik - Klastika : menyudut dan sangat vesikuler Ukuran butir
: bergradasi normal dari pusat erupsinya
- Sortasi : bagus - Struktur : Berlapis jelek, tebal, perlapisan bersusun normal dan terbalik
Tipe erupsi piroklastik utama (Fisher dan Schmincke, 1984) 1. Plinian ➢
Volume : mencapai 1000 km3
➢
Geometri : lempengan
➢
Asosiasi : diikuti oleh endapan aliran batuapung, yang berada di atasnya
Lontaran penuh tenaga dari tepra diikuti oleh runtuhan gravitasi erupsi vertikal dan akumulasi hasil ledakan di sekitar lubang ledakan
Tipe erupsi piroklastik utama (Fisher dan Schmincke, 1984) 2. Stromboli dan Hawaiian - Komposisi batuan: basalt - Klastika : vesikuler, bom sampai partikel kecil gelasan, skoria, batuapung Ukuran butir : bom dan bongkah melimpah, abu halus jarang - Sortasi
: bagus – sangat bagus
- Struktur : masif (tanpa struktur) ➢
Volume: <1 km3
➢
Geometri: kerucut dan kubah yang melebar bagian dasarnya
➢
Pengelasan: di beberapa tempat dapat dijumpai
➢
Asosiasi: aliran lava
JATUHAN PIROKLASTIK ➢
Tepra (lapili dan abu) dierupsikan oleh ledakan yang sangat kuat ke atmosfir
➢
Diangkut oleh angin, arus udara di dalam awan eruptif, dapat mencapai jarak yang jauh (sampai 1100 km)
➢
Jatuh dan terakumulasi karena pengaruh gaya berat (endapan jatuhan piroklastik)
JATUHAN PIROKLASTIK Erupsi Tunggal Lapisan tersortasi bagus Lapisan tersusun oleh abu jatuhan piroklastik, dan butiran batuapung ➢
Terkadang terbentuk lapisan bersusun terbalik - Erupsi yang lebih kuat terjadi lebih akhir - Jatuh ke dalam tubuh air yang tenang sehingga batuapung yang lebih besar lebih lambat tenggelam (setelah penuh air)
JATUHAN PIROKLASTIK ➢
Lapisan bersusun dapat terbentuk karena erupsi yang berulang
➢
Endapan jatuhan piroklastik dapat mempunyai ketebalan 1 mm dan dapat diendapkan di tempat yang jauh dari pusat erupsinya
➢
Dapat digunakan sebagai horison waktu stratigrafi yang ideal
➢
Bila teralterasi oleh diagenesa gelas volkanik dan feldsparnya dapat berubah menjadi mineral lempung, ataupun zeolit
Semburan lava setinggi 40 ft di Mauna Loa
Avalanche (aliran piroklastik) menuruni lereng G. Mayon (Filipina) sementara awan penciri penciri letusan volkanik bergerak vertikal dari kepundan
Awan letusan volkanik yang jenuh dengan abu pada letusan G. Okmok, Jatuhan piroklastik pada Umnak Island, Aleutians erupsi celah di kaldera Mokuaweoweo, Mauna Loa, Hawaii
Awan uap jenuh abu dari ledakan freatik di kawah Halemaumau, G. Kilauea
Struktur Struktur gunungapi yang terbentuk oleh lapisan-lapisan material piroklastik
Lava dan bom volkanik
Airmata Pele Lapili basaltik dari G. Kilauea. Lapili berbentuk bulan sabit / cresentic (di tengah) memiliki panjang hampir 1 inchi
Abu volkanik A. Abu kristal andesitik dari G. St. Maria, Guatemala. Kristal pecah dari plagioklas, piroksen berwarna hijau pucat, keping biotit membundar, magnetit dan beberapa litik andesit B. Abu vitrik dasitik yang menunjukkan tekstur pumisan dari G. Mazama, Oregon. Gelas pumisan diiringi oleh keping plagioklas yang pecah dan prisma kecil hipersten C. Abu basaltik (rambut Pele) dari Kilauea, Hawaii. Benang gelas basaltik yang mengandung gelembung gas. Material terbentuk dari semburan lava
Pitchstone riolitik dengan mikrolit dan kristalit A. Fenokris kuarsa, augit dan magnetit dalam matriks gelasan, dengan banyak mikrolit (skopulit) hornblenda berwarna hijau B. Fenokris kuarsa dengan batas terkorosi dan pecahan konkoidal, dalam matriks gelas memperlihatkan retakan perlitik. Jajaran kristalit (globulit) membundar menunjukkan pita fluidal C. Fenokris hornblenda dan sanidin berada dalam matriks gelas yang kaya globulit dan kristalit berbentuk kurva seperti rambut
Guyot yang terbentuk di bawah permukaan laut dekat dekat dengan dengan pusat pusat pemekaran
Cypressoid Cypressoid jets Cock's tail jets Jatuhan piroklastik Erupsi magma di dasar laut yang bersifat ledakan
Andesit piroksen Kristal-kristal plagioklas, piroksen Submarine agglomerate - monolitik - tanpa pecahan gelas volkanik
ALIRAN PIROKLASTIK Silisik – intermediet Luas
: ribuan km2
Tebal
: beberapa meter sampai beberapa ratus meter
Material : •
Matriks
: abu melimpah, ≥ 50 % (Sheridan, 1974)
•
Klastika : ✗
Batuapung berukuran > 2 mm
Batuapung, kristal, dan abu (sebagian besar berujud gelas berbentuk shard's), berukuran < 2 mm Batuan dan kristal berukuran > 2 mm berasal dari batuan dasar
(accidental)
ALIRAN PIROKLASTIK Campuran gas dan material volkanik yang panas, sangat mobil (Erupsi G. Pelee, 1902) Nuee Ardente ➢
Kecepatan (V) : 200 km/jam (curam) 25 km/jam (landai)
➢
Awan panas / berpendar
➢
Endapan aliran piroklastik
➢
Ignimbrite (Tufa terlaskan / welded dan tufa gelas) •
Ignis = api
•
Nimbus = awan
•
Batuan awan berapi
ALIRAN PIROKLASTIK
Endapan aliran piroklastik ➢
Sortasi jelek
➢
Dalam tubuh aliran : pumis mengambang, fragmen litik tenggelam (Sharks, 1976)
ALIRAN PIROKLASTIK Perlekatan partikel-partikel gelas bersama-sama, pada suhu tinggi Lembek dan bersuhu tinggi Pengelasan dan kompaksi (tekstur eutaxitik, welded tuff ) Batuapung dan gelas (shard's) terpipihkan, sejajar dengan perlapisan Welding (pengelasan) Kompaksi oleh beban endapan di atasnya, pada suhu yang tinggi Kompaksi (tekstur klastik, vitric tuff / tufa gelas) Kompaksi oleh beban endapan di atasnya, pada suhu
Kubah runtuh avalanche kecil
Ledakan langsung dari tepi kawah (lateral)
Tubuh aliran piroklastik di dalam suatu siklus erupsi (Sheridan, 1979)
Endapan aliran piroklastik
• Sortasi jelek • Fragmen batuapung mengapung sedangkan fragmen litik yang lain tenggelam dalam tubuh aliran aliran
Endapan jatuhan piroklastik
• Kaya lapili dan bongkah batuapung Struktur bergradasi normal
Tuff terelaskan dalam lapisan aliran-abu
Pembentukan tufa Waidara
A. Permulaan erupsi. Magma dasitik yang mengalami vesikulasi (pembentukan gelembung gas) dierupsikan ke dalam air laut yang dingin. Erupsi bawah muka air laut mulai membentuk kumpulan buih di atas kepundan.
B. Klimaks erupsi Semburan magma dasitik dalam jumlah besar terjadi di atas kepundan. Material hasil erupsi tersebut kemudian masuk ke dalam air laut. Fragmen-fragmen batuapung, dasit dan kristal bercampur dengan air membentuk aliran piroklastik bawah muka air laut.
C. Akhir erupsi. Aliran piroklastik tersebut kemudian berubah menjadi arus turbid yang mampu membawa abu yang berukuran halus (lanau), membentuk batuan sedimen yang kaya dengan abu volkanik.
➢
Gelombang piroklastik (Pyroclastic surges / Base surges)
➢
Erupsi freatomagmatik (misal di gunung Taal) •
Seperti ledakan bom nuklir
Air permukaan / air tanah berkontak dengan magma Ketebalan endapan sekitar 1 m Penyebarannya meluas kurang dari beberapa kilometer dari kepundan Tersortasi jelek
ENDAPAN BASE SURGE
a. Struktur seperti gelombang pasir Amplitudo gelombang pasirnya beberapa centimeter sampai puluhan centimeter b. Antidune Lapisan berusun terbalik
Base surge - Uap dominan, abu sedikit
Subaquoeous Tephra Flow
KLASIFIKASI BATUAN VOLKANIK KLASTIK
Best, 1982
KLASIFIKASI BATUAN PIROKLASTIK
Kelompok studi batuan piroklastik (Jurusan Teknik Geologi FT UGM,1983)
