07.metamorfisme dan batuan metamorf

7/29/2019 07.Metamorfisme Dan Batuan Metamorf

1/68

DEFORMASI,METAMORFISME DANBATUAN METAMORF

Firdaus Sulaiman

Pertemuan 7


2/68

DEFORMASI BATUAN

Firdaus Sulaiman


3/68

Beberapa Istilah

Stress Gaya yangbekerja pada suatuvolume batuan menyebabkan strain(deformasi)

Strain perubahanbentuk yang disebabkanoleh stress

folding or faulting.

Gaya

Massa


4/68

Jenis Stress

Differentialstress

Confiningpressure

Fluid pressurecounteracts stress


5/68

Shallow levels: rocks fracture

Compression Tension

Deeper levels: rocks flow

Shear

Jenis Stress dan Strain


6/68

Structural behavior of rocks at shallow versusdeep conditions

Temperature and pressureincrease with depth

At shallow depths,most rocks break

Rocks flow indeep conditions

Bagaimana Batuan berubah padakedalaman?

Shallow: minerals may beunaffected

Deep: mineralsmay recrystallize

Minerals respond at shallow versus deep conditions


7/68

Deformasi

Deformasi terjadi jika batuan diberikan tekanan. Jenis deformasi terbagi menjadi 3, yaitu

Elastis,

Ductile (plastis), dan

Brittle. Batuan bersifat Elastis : ketika tekanan diberikan

padanya, batuan berubah bentuk, tetapi setelah tekanandihilangkan, bentuknya kembali ke bentuk asal.

Batuan bersifat Ductile : penghilangan tekanan tidakmembuat batuan kembali ke wujud asal lagi.

Batuan bersifat Brittle : ketika diberikan tekanan batuantersebut dapat hancur.


8/68

Deformasi

suhu, pada suhu tinggi ikatan antar molekul dapat terlepas,sehingga batuan lebih bersifat ductile. Pada suhu rendah, batuanlebih bersifat brittle.

tekanan, pada tekanan tinggi batuan lebih sulit untuk retak,karena tekanan tersebut menyelimuti/melindungi formasi dariretakan. Sedangkan pada tekanan yang rendah batuan akan brittledan mengalami retakan secara cepat.

kecepatan deformasi, pada kecepatan deformasi yang tinggi,batuan lebih mudah mengalami retakan. pada kecepatan deformasiyang rendah, atom-atom lebih dapat bergerak, sehinggakecenderungannya adalah ductile.

komposisi, beberapa mineral, seperti kuarsa, olivine, dan feldsparsangat brittle. Lainnya seperti mineral lempung, mika, dan kalsitbersifat ductile. Ini bergantung pada ikatan kimianya.kandungan airjuga berpengaruh. pada batuan yang basah, sifatnya cenderungductile, sedangkan batuan yang kering cenderung brittle.


9/68

Brittle Strain Vs Ductile Strain

Berdasarkan kecenderungannyajika terkena tekanan.

batuan yang sifatnya brittle,pecah (hancur) bila bataselastisitas dilewati

Contoh : Fault (patahan)

batuan yang sifatnya ductile,melengkung (berubahbentuk) ketika batas elastisdilampaui

Contoh : Fold (lipatan)


10/68

Lipatan (Fold)

Lipatan adalah suatu kenampakanyang diakibatkan oleh tekananhorizontal (Compressive stress)pada kulit bumi yang plastis(ductile)

Lapisan yang melengkungmembentuk lipatan yang besar,punggung lipatan atau antiklin(al)dan lembah lipatan atau sinklin(al).

Layers canbe folded

Anticline

Syncline


11/68

Lipatan (Fold)

Lembah sinklin yang sangat luas disebut geosinklinal.Daerah ladang minyak bumi umumnya terletak padadaerah geosinklinal yang disebut idiogeosinklinal.

SynclineAnticline


12/68

Lipatan (Fold)

Adakalanya sebuah daerahlipatan terjadi daribeberapa antiklin(al) dansinklin(al). Deretan

semacam itu masing-masing disebutantiklinorium dansinklinorium.


13/68

Geometri Lipatan( Fold)

Lipatan tegak (symmetrical fold)terjadi karena pengaruh tenaga radial,kekuatannya sama atau seimbangdengan tenaga tangensial.

Lipatan miring (asymmetrical fold)terjadi karena arah tenaga horizontal

tidak sama atau tenaga radial lebihkecil daripada tenaga tangensial.

Lipatan rebah (overturned fold) terjadikarena tenaga horizontal berasal darisatu arah.

Lipatan menutup (recumbent fold)terjadi karena hanya tenaga tangensialsaja yang bekerja.


14/68

Geometri Lipatan( Fold)

Asymmetric fold: axialsurface inclined

Plunging fold:if hinge isinclined fromhorizontal

Overturned fold: if a limbhas been rotated more

than 90

AxialSurface

Upright fold: if axial surface isvertical

LimbLimb


15/68

Patahan (fault)

Horst (tanah naik) adalahlapisan tanah yang terletak

lebih tinggi dari daerahsekelilingnya, akibat patahnyalapisan-lapisan tanahsekitarnya.

Graben/slenk (tanah turun)

adalah lapisan tanah yangterletak lebih rendah daridaerah sekelilingnya akibatpatahnya lapisan sekitarnya.

Patahan adalah gejala retaknya kulit bumi yang brittle akibatpengaruh tekanan. Daerah retakan seringkali mempunyai bagian-bagian yang terangkat atau tenggelam.


16/68

Patahan (fault)

Tension

normal fault

Compression

reverse fault(steep) or thrust

fault (shallowangle)

Shear

strike slip fault

(similar totransform)

Normal fault

Reverse fault or thrust fault

Strike-Slip Faults


17/68


18/68

Patahan (fault)


19/68

METAMORFISME


20/68

Pendahuluan

Batuan metamorfik adalah batuan yang telah berubahkarena bertambahnya tekanan dan temperatur

Batuan metamorfik mengalami perubahan mineralogik

dan struktur oleh metamorfisme dan terjadi langsungdari fase padat tanpa melalui fase cair

Bahasa Yunani: meta= terubah dan morpho= bentuk


21/68

Agen Metamorfisme

0

10

20

30

0

10

20

30

0

10

20

30

0

10

20

30

0

5

10

15

20

0

5

10

15

20

(A) Perubahan Tekanan (B) Perubahan Temperatur (c) Perubahan Komposisi

Sebelum

Setelah

Kedalaman(km)

Kedalaman(km

)


22/68

Faktor Tekanan

Tekanan litostatis berlaku seragam

ke segala arah di kerak bumi yangdisebabkan oleh berat pembebananbatuan diatasnya. Sehingga,tekanan bertambah seiringkedalaman.

Gelas styrofoam berukuran 200 mlditurunkan kedalam samudera padakedalaman 750 m dan 1500 m.Pertambahan tekanan di segalaarah yang dialami oleh gelas

tersebut menyebabkanberkurangnya volume namundengan tetap mempertahankanbentuk dasarnya.


23/68

Faktor Tekanan

Selain tekanan litostatis,batuan juga mengalami stressdiferensial (directed pressure)akibat proses deformasi

batuan selama pembentukanpegunungan.

Granit

Ketika tekanan diterima

secara non-homogen, satudimensi akan menerimastress lebih besar dari yanglain.

Gneiss


24/68

Faktor Tekanan

Rekristalisasi mineraldalam stress diferensialselalu berhubungandengan minimalisasienergi dan pertumbuhan

yang tegaklurus terhadaparah stress maksimum.


25/68

Faktor Tekanan

Mineral pada batuan

granit mengkristaldari larutan magmatanpa dipengaruhioleh tekanan. Kristalmineral tumbuhbebas ke segala

arah. Mineral mika pada

batuan gneisstumbuh tegak lurusterhadap arah stress

maksimum. Granittermetamorfosa danmengembangkanfoliasi menjadigneiss.


26/68

Faktor Tekanan

Tekanan diferensialbersifat tidakmerata ke segalaarah, menyebabkanbatuan mengalami

distorsi, sepertigarnet terpuntirpada gambar disamping.


27/68

Faktor Temperatur

Panas merupakan agen metamorfisme yang pentingkarena fungsinya untuk meningkatkan kecepatan reaksikimia yang akan menghasilkan mineral baru.

Panas didalam proses metamorfisme berasal dari 2sumber:

Tubuh magma intrusif

Gradien geotermal akibat penimbunan (~250C/km)


28/68

Faktor Fluida

Dalam proses metamorfisme, fluida berupa air (H2O)

hampir selalu hadir dalam jumlah bervariasi diantarabutiran mineral atau di lubang pori bebatuan. Fluidatersebut, yang umumnya mengandung ion terlarut,mempercepat proses metamorfisme dengan cara

meningkatkan kecepatan reaksi kimia.Ada 3 sumber air yang terlibat dalam proses

metamorfisme:

Air terjebak didalam pori batuan ketika batuan

tersebut terbentuk. Cairan volatil dari magma.

Hasil proses dehidrasi dari mineral jenuh air sepertigipsum (CaSO4.H2O).


29/68

Faktor Fluida

Reaksi air dengan batuan sekitar juga bisa membentukmineral baru dalam kondisi tekanan dan temperaturtertentu, seperti:

2Mg2SiO

4+ 2H

2O Mg

3Si

2O

5(OH)

4+ MgO

Olivine Air Serpentin terbawa dalam

larutan


30/68

Jenis Metamorfisme

Dikenal 3 jenis metamorfisme:

1. Metamorfisme kontak, dimana panas magmatik danfluida sangat berperan,

2. Metamorfisme dinamik, yang dihasilkan olehtekanan tinggi selama deformasi batuan, dan

3. Metamorfisme regional, umumnya terbentuk padadaerah yang luas dan terkait dengan prosespembentukan pegunungan.

Seringkali batas ketiganya tidak begitu tegas,tergantung pada agen metamorfisme mana yang palingdominan.


31/68

Metamorfisme Kontak

Metamorfisme kontak berlangsung ketika suatu tubuh magma

merubah batuan yang telah ada disekelilingnya.

Faktor-faktor yang penting:

1. Temperatur mula-mula tubuh magma (secara tidak langsungterkait komposisi: magma basa lebih panas dibandingkanmagma asam),

2. Ukuran intrusi,

3. Kandungan fluida magma dan/atau batuan disekelilingnya.

Seringkali pada fase akhir pendinginan, ketika suatu tubuh intrusi

magma mulai mengkristal, sejumlah besar fluida panas dilepaskan.Larutan fluida tersebut bereaksi dengan batuan disekelilingnya danmenghasilkan mineral-mineral metamorfik baru. Proses ini lazimdisebut alterasi hidrotermal dan seringkali menghasilkan mineralbernilai ekonomis tinggi.


32/68

Metamorfisme Kontak

Pengaruh temperatur suatu intrusi terhadap batuandisekelilingnya dan reaksi kimia yang dihasilkannyamenghasilkan zona konsentris yang disebut aureole.


33/68

Aureole zonametamorfisme lokaldimana batuan dimasak.

T Tinggi (P rendah) :batuan dengan teksturberbutir halus hornfels.

Mineral bijih (Ore) yang

bernilai ekonomis tinggi

Metamorfisme Kontak


34/68

Metamorfisme Dinamik

Metamorfisme dinamik terjadi akibat pergerakanpatahan dimana batuan terkena tekanan diferensial yangtinggi di sepanjang zona patahan.

Batuan hasil metamorfisme dinamik adalah milonit,bersifat keras, padat, berbutir halus dan dicirikan oleh

laminasi tipis.

Sayatan tipis


35/68

Metamorfisme Regional

Hampir sebagian besar

batuan metamorfdihasilkan oleh prosesjenis ini, yangumumnya terjadi disepanjang bataslempeng konvergen.

Proses ini membentukgradasi intensitasmetamorfisme daridaerah yang terkenatekanan dan

temperatur tinggimenuju daerah yanghanya terkena tekanandan temperaturrendah.


36/68


Tingkatan metamorfisme tersebut dapat diidentifikasi berdasarkan

mineral indeks.

Contohnya: Mineral indeks dalam proses metamorfisme pada batuanyang kaya-lempung:

klorit

biotit

garnet

staurolit

kyanit

silimanit(200OC) (>500OC)


37/68


Perubahan mineral indeksrelatif terhadap tekanandan temperatur dalammetamorfisme regionalpada batuan serpih.


38/68


Kurva keseimbangan Al2SiO5

Andalusit

Kyanit Silimanit


39/68



40/68

BATUAN METAMORF


41/68

STRUKTUR BATUAN METAMORF

Struktur batuan metamorf adalah kenampakan batuan

yang berdasarkan ukuran, bentuk atau orientasi unitpoligranular batuan tersebut.

Secara umum struktur batuan metamorf dapatdibedakan menjadi struktur foliasi dan nonfoliasi.

Struktur foliasi merupakan kenampakan struktur planarpada suatu massa batuan. Foliasi ini dapat terjadi karena adanya penjajaran mineral-

mineral menjadi lapisan-lapisan (gneissosity), orientasibutiran(schistosity), permukaan belahan planar(cleavage)

atau kombinasi dari ketiga hal tersebut.


42/68

Struktur Foliasi

Slaty Cleavage

Batuan metamorf berbutir sangathalus (mikrokristalin) yang dicirikanoleh adanya bidang-bidang belahplanar yang sangat rapat, teraturdan sejajar. Batuannya disebutslate (batusabak).

Phylitic

Srtuktur ini hampir sama denganstruktur slaty cleavage tetapiterlihat rekristalisasi yang lebihbesar dan mulai terlihat pemisahanmineral pipih dengan mineralgranular. Batuannya disebutphyllite (filit)


43/68

Struktur Foliasi

Schistosic

Terbentuk adanya susunanparallel mineral-mineral pipih,prismatic atau lentikular(umumnya mika atau klorit) yangberukuran butir sedang sampaikasar. Batuannya disebut schist(sekis).

Gneissic/Gnissose Terbentuk oleh adanya

perselingan, lapisan penjajaranmineral yang mempunyai bentukberbeda, umumnya antaramineral-mineral granuler(feldspar dan kuarsa) dengan

mineral-mineral tabular atauprismatic (mioneralferromagnesium). Penjajaranmineral ini umumnya tidakmenerus melainkan terputus-putus. Batuannya disebut gneiss.

Schistosity

Gneissic foliation


44/68

Struktur Non Foliasi

Terbentuk oleh mozaic mineral-mineral equidimensional dan equigranular

dan umumnya berbentuk polygonal. Batuannya disebut hornfels(batutanduk) Kataklastik

Berbentuk oleh pecahan/fragmen batuan atau mineral berukurankasar dan umumnya membentuk kenampakan breksiasi. Strukturkataklastik ini terjadi akibat metamorfosa kataklastik. Batuannyadisebut cataclasite (kataklasit).

Milonitic Dihasilkan oleh adanya penggerusan mekanik pada metamorfosa

kataklastik. Cirri struktur ini adalah mineralnya berbutir halus,menunjukkan kenampakan goresan-goresan searah dan belumterjadi rekristalisasi mineral-mineral primer. Batiannya disebutmylonite (milonit).

Phylonitic Mempunyai kenampakan yang sama dengan struktur milonitik tetapi

umumnya telah terjadi rekristalisasi. Cirri lainnya adlah kenampakankilap sutera pada batuan yang ,mempunyai struktur ini. Batuannyadisebut phyllonite (filonit)


45/68

TEKSTUR BATUAN METAMORF

Tekstur merupakan kenampakan batuan yangberdasarkan pada ukuran, bentuk dan orientasi butirmineral individual penyusun batuan metamorf.

Penamaan tekstur batuan metamorf umumnyamenggunakan awalan blastoatau akhiran blasticyang

ditambahkan pada istilah dasarnya.


46/68


Berdasarkan ketahanan pada proses metamorfosa Relict/Palimset/Sisa

Tekstur ini merupakan tekstur batuan metamorf yang masihmenunjukkan sisa tekstur batuan asalnya atau tekstur batuanasalnya masih tampak pada batuan metamorf tersebut.

Awalan blastodigunakan untuk penamaan tekstur batuan

metamorf ini. Contohnya adalah blastoporfiritik yaitu batuan metamorf yang

tekstur porfiritik batuan beku asalnya masih bisa dikenali.Batuan yang mempunyai kondisi seperti ini sering disebutbatuan metabeku atau metasedimen.

Kristaloblastik Tekstur kristloblastik merupakan tekstur batuan metamorf

yang terbentuk oleh sebab proses metamorfosa itu sendiri. Batuan dengan tekstur ini sudah mengalami rekristalisasi

sehingga tekstur asalnya tidak tampak. Penamaannyamenggunakan akhiran blastik.


47/68


Tekstur berdasarkan ukuran butir

Fanerit, bila butiran kristal masih dapat dilihat denganmata

Afanit, Bila butiran kristal tidak dapat dibedakan denganmata


48/68


Tekstur berdasarkan bentuk individu kristal

Euhedral, bila kristal dibatasi oleh bidang permukaan kristal itusendiri

Subhedral, bila kristal dibatasi sebagian oleh bidang permukaannyasendiri dan sebagian oleh bidang permukaan kristal disekitarnya.

Anhedral, bila kristal dibatasi seluruhnya oleh bidang permukaankristal lain disekitarnya.

Pengertian bentuk kristal ini sama dengan yang dipergunakan padabatuan beku. Berdasarkan bentuk kristal tersebut maka teksturbatuan metamorf dapat dibedakan menjadi :

Idioblastik, apabila mineralnya dibatasi oleh Kristal berbentukeuhedral

Xenoblastik/Hypidioblastik, apabila mineralnya dibatasi olehkristal berbentuk anhedral.


49/68


Tekstur berdasarkan bentuk mineral

Lepidoblastik, apabila mineral penyusunnya berbentuktabular

Nematoblastik, apabila mineral penyusunnya berbentukprismatic

Granoblastik, apabila mineral penyusunnya berbentukgranular, equidimensional, batas mineralnya bersifatsutured(tidak teratur) dan umumnya kristalnyaberbentuk anhedral.

Granuloblastik, apabila mineral penyusunnya berbentukgranular, equidimensional, batas mineralnya bersifatunsutured(lebih teratur) dan umumnya kristalnyaberbentuk anhedral.


50/68

Klasifikasi Batuan Metamorf


51/68

Klasifikasi Batuan Metamorf

Sayatan tipis dari sekis. Porfiroblas garnet berbentuk butiran

sedangkan biotit berbentuk pipih dan ikut membentuk foliasi danlineasi. Matriks tersusun oleh kuarsa dan muskovit.


52/68

Tekstur Batuan Metamorf

Foto sayatan tipis dengan diameter 3 mm.

Sekis mika (tekstur foliasi) Kuarsit (tekstur nonfoliasi)


53/68

Contoh Batuan Metamorf

Slate: batuan metamorfikterfoliasi yang berbutir halus.Bidang foliasi umumnyamemotong bidang perlapisanbatuan asal.

Schist: batuan metamorfikterfoliasi kuat dengankandungan mineral pipih yangmelimpah, umumnya terdiri darimineral muskovit atau khlorit.


54/68


Gneiss: bidang foliasinya disusunoleh perselangselingan lapisanberwarna terang (umumnyamineral feldspar dan kuarsa) danlapisan berwarna gelap (mineralsilika basa).

Quartzite: batuan metamorfik non-foliasi yang berasal dari batupasirkaya kuarsa.


55/68


Metaconglomerate: seringkalimemperlihatkan butiran yangterlonjongkan.

Marble: batugamping yangmengalami rekristalisasiselama proses metamorfisme,banyak mengandung mineralkalsit.


56/68

Metamorfisme Progresif pada Shale

Shale Slate

phylliteSchist


57/68

Transisi dari Shale menjadi Slate

Kedua batuan berbutir sangat halus. Metamorfisme dan

deformasi menyebabkan mineral lempung rekristalisasimenjadi mika dan reorientasi dalam bidang planar

1 mm 1 mm

Shale Slate


58/68

Transisi dari Slate menjadi Phyllite

Mika terus rekristalisasi dan tumbuh membesar (meski

belum tampak tanpa alat bantu visual). Tekstur batuanmenjadi tidak planar sempurna. Phyllite dalam contohsetangan tampak bergelombang dan bercahaya.

1 mm

Slate

1 mm

phyllite


59/68

Transisi dari Phyllite menjadi Schist

Proses rekristalisasi membuat mika, kuarsa dan feldspar

berukuran cukup besar untuk tampak dalam contohsetangan. Batuan terfoliasi sangat kuat karena dominasimika dan umumnya memiliki porfiroblas garnet dan silikaalumina.

1 mm

phyllite

1 mm

Schist


60/68

Transisi dari Schists menjadi Gneiss

Pada tekanan dan temperatur yang tinggi, mika mulai

berubah dan membentuk mineral garnet, feldspar dansilika alumina. Proses tersebut dipengaruhi pula olehperbedaan mekanika antara mika dan kuarsa + feldsparyang menghasilkan pita-pita gneiss.

1 mm

Schist

1 mm

Gneiss


61/68

Metamorfisme Progresif pada Shale


62/68

Protolith

Kuarsit dihasilkan oleh metamorfisme pada batupasir kuarsa

Marmer dihasilkan oleh metamorfisme pada batugamping

Metamorfisme

Metamorfisme


63/68

Batugamping vs Marmer

Hampir semua batugamping berwarna suram sedangkan

marmer cerah dengan beberapa cerat warna.

Warna suram pada batugamping berasal dari materialklastik (lempung) pengotor dan material organik. Proses

metamorfisme menghilangkan material organik (sebagaivolatil), mencerahkan warna batuan, dan lempungterkristalisasi menjadi mineral baru dengan pola cerat.


64/68

Batupasir vs Kuarsit

Batupasir Kuarsit

Mengapa kuarsit lebih keras daripada batupasir?


65/68

Batupasir vs Kuarsit

Batupasir

Kuarsit

Crack

Crack

semen

Recrystallization

Butiran dalam batupasir direkatkan

oleh semen, yang biasanya lemah.Ketika terkena prosesmetamorfisme, yang pertamahilang adalah semen.

Selanjutnya, butiran menjadi seperti ter-las-kan, menjadikannya kerangka padatyang saling mengunci.


66/68

Fasies Metamorfisme


67/68

Fasies Metamorfisme

Fasies greenschist merupakan cirimetamorfisme regional derajatrendah yang umumnya terjadi didasar samudera. Warna hijaudihasilkan oleh klorit, talk, serpentindan epidot.

Fasies blueschist lazim terbentuk dizona penunjaman. Mineral berwarnabiru adalah amfibol yang stabil padatekanan tinggi dan temperaturrendah.


68/68

Metamorfisme dan Tektonika Lempeng

MetamorfismeP rendah, T tinggi

MetamorfismeP rendah, T tinggi

MetamorfismeP dan T tinggi

MetamorfismeLantai Samudera

07.metamorfisme dan batuan metamorf

Documents