31

BAB IV

DIAGENESIS BATUGAMPING

4.1 Diagenesis Batugamping

Diagenesis merupakan proses yang terjadi setelah proses sedimentasi pada suatu

batuan meliputi proses kimiawi maupun fisika, namun perubahan ini bukan yang

disebabkan oleh perubahan suhu dan tekanan (metamorfisme) (Scholle dan Ulmer-

Scholle, 2003).

Beberapa hal yang mengontrol proses diagenesis diantaranya, yaitu :

komposisi dan mineralogi dari sedimen asal

komposisi dari cairan pori serta kecepatan aliran fluida

faktor sejarah geologi sedimen asal, seperti pengangkatan dan perubahan muka

air laut juga mempengaruhi proses diagenesis. Proses diagenesis tahap awal

dimulai bila batuan terangkat ke permukaan.

Iklim, pada iklim kering, sementasi di lingkungan air tawar kemungkinan akan

terbatas dibandingkan dengan porositas primer yang terawetkan. Sebaliknya pada

iklim lembab, umumnya hanya sedikit sekali porositas primer yang terhindar dari

proses sementasi, tetapi porositas sekunder seperti moldic dan vug berkembang

secara signifikan.

4.2 Proses dan Produk Diagenesis

Enam proses utama yang terdapat dalam proses diagenesis, yaitu: pelarutan,

sementasi, neomorfisme, dolomitisasi, mikritisasi mikrobial dan kompaksi. Proses ini

dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti, tekanan, temperatur, stabilitas mineral,

kondisi kesetimbangan, rate of water influx, waktu dan kontrol struktur. Tiga proses

utama dalam proses diagenesis adalah, pelarutan (dissolution), sementasi dan

penggantian (replacement). Setiap proses dicirikan oleh kenampakan yang berbeda-

beda yang menginterpretasikan kondisi pembentukan batuan karbonat. Berikut adalah

proses yang terjadi dalam proses diagenesis :

1. Mikiritisasi Mikrobial

Proses ini terjadi di lingkungan laut, yang trebentuk oleh adanya aktivitas

pemboran butiran oleh endolithic algae, fungi dan bakteri di sekitar batas skeletal

kemudian lubang yang terbentuk diisi dengan sedimen berbutir halus atau semen yang

32

menghasilkan micrite envelope, yaitu mikrit yang mengelilingi cangkang. Jika

aktivitas organisme tersebut sangat aktif, maka akan dihasilkan cangkang yang

sepenuhnya termikritisasi. Proses ini merupakan proses yang penting yang umunya

terjadi dalam lingkungan stagnant marine phreatic zone dan active marine phreatic

zone (Longman, 1980).

2. Pelarutan

Proses pelarutan diketahui dengan adanya mineral yang tidak stabil larut dan

membentuk mineral lain yang stabil pada lingkungan yang baru, hal ini terjadi jika

ada perbedaan lingkungan diagenesis. Proses pelarutan dapat terjadi pada lingkungan

freshwater vadose maupun freshwater phreatic (Longman, 1980).

3. Sementasi

Proses sementasi merupakan proses diagenesis utama dalam sedimen karbonat

terjadi pada waktu air pori yang sudah jenuh sewaktu fase semen dan tidak ada faktor

kinetik yang bisa menghalangi presipitasi semen. Proses ini memerlukan sirkulasi air

tawar ataupun air laut yang besar sekali. Lingkungan diagenesis ditunjukkan oleh

adanya mineralogi dan fabric semen yang berbeda-beda tergantung pada komposisi

air pori, kecepatan suplai karbonat dan kecepatan presipitasi.

4. Neomorfisme

Neomorfisme adalah proses penggantian dan rekristalisasi dimana terjadi

perubahan mineralogi. Contohnya yaitu pengasaran ukuran kristal pada lumpur

karbonat atau mikrit (aggrading neomorphism) dan penggantian cangkang aragonit

dan semen oleh kalsit (calcitization) (Tucker, 1991).. Proses ini dapat terjadi pada

awal pemendaman freshwater phreatic dan deep burial.

5. Dolomitisasi

Dolomitisasi adalah proses penggantian mineral kalsit menjadi dolomit yang

disebabkan oleh meningkatnya kadar Mg dalam batuan karbonat. Faktor-faktor yang

mempercepat presipitasi dolomit adalah besarnya perbandingan Mg/Ca pada mineral,

besarnya kandungan CO2, tingginya temperatur dan pH, rendahnya kandungan sulfat,

rendahnya kadar salinitas serta pengaruh material organik. Proses dolomitisasi bisa

berupa replacement melalui proses presipitasi atau berupa sementasi, yang dapat

terjadi pada lingkungan mixing zone dan deep burial (Morrow, 1982).

33

6. Kompaksi

Menurut Tucker dan Wright (1990) proses kompaksi dibagi jadi 2 macam, yaitu:

Kompaksi mekanik yang terjadi pada saat pembebanan semakin besar

yang menyebabkan terjadinya retakan di dalam butir, butir saling

berdekatan, porositas berkurang.

Kompaksi kimia, terjadi ketika antar butir bersentuhan sehingga

mengalami pelarutan yang menghasilkan kontak suture dan kontak

concavo-convex.

4.3 Lingkungan Diagenesis

Gambar 4.l Lingkungan Diagenesis (Tucker dan Wright, 1990).

Lingkungan diagenesis (Gambar 4.1) merupakan daerah dimana pola diagenesis

yang sama muncul, lingkungan diagenesis ini dapat saja tidak ada kaitannya dengan

lingkungan pengendapan dan dapat berubah sepanjang waktu. Mempelajari produk-

produk diagenesis yang hadir pada lingkungan tertentu merupakan kunci penting

untuk memprediksi kecenderungan porositas pada batuan karbonat. Longman (1980)

membagi menjadi lima lingkungan diagenesis, yakni:

Zona Marine Phreatic

Sedimen berada pada lingkungan marine phreatic bila semua rongga porinya

terisi oleh air laut yang normal. Umumnya karbonat diendapakan dan memulai sejarah

diagenesisnya pada lingkungan marine phreatic. Lingkungan ini dapat dibagi menjadi

dua, yaitu lingkungan yang berhubungan dengan sirkulasi air sedikit, dicirikan oleh

kehadiran mikritisasi dan sementasi setempat. Lingkungan kedua berupa lingkungan

yang berhubungan dengan sirkulasi air yang baik dimana tingkat sementasi

34

intergranular dan mengisi rongga lebih intensif. Semen aragonit berserabut dan Mg

kalsit merupakan ciri lain dari lingkungan ini.

Zona Mixing

Zona mixing merupakan percampuran lingkungan freshwater phreatic dan

freshwater vadose dengan karakteristik adanya air payau dan bersifat diam. Seluruh

rongga yang semula terisi air laut akan mulai tergantikan oleh air tawar. Dolomitisasi

merupakan salah satu penciri lingkungan ini jika salinitas air sekitarnya rendah. Jika

salinitasnya tinggi akan terbentuk Mg kalsit yang menjarum.

Zona Meteoric Phreatic

Zona ini terletak di bawah zona meteoric vadose dan zona mixing. Semua ruang

pori batuan diisi air meteorik yang mengandung material karbonat hasil pelarutan

dengan kadar yang bervariasi. Lingkungan ini dicirikan oleh proses pencucian,

neomorfisme butir yang diikuti atau tanpa diikuti sementasi kalsit secara intensif

Zona Meteoric Vadose

Zona Meteoric Vadose terletak di bawah permukaan dan di atas muka air tanah

yang menyebabkan rongga pada batuan terisi oleh udara dan air meteorik. Proses

utama yang terjadi di lingkungan ini berupa pelarutan yang menghasilkan porositas

sekunder vug dan saturasi yang membentuk semen pendant dan meniskus akibat air

yang jenuh kalsit maupun penguapan CO2.

Zona Burial

Lingkungan ini dicirikan adanya proses kompaksi baik kompaksi mekanik

maupun kompaksi kimia. Menurut Longman (1980), lingkungan ini dicirikan oleh

semen kalsit atau dolomit kasar yang bersifat ferroan dengan tekstur poikilotopik,

terjadinya grain failure, stylolite dan dissolution seam.

35

4.4 Diagenesis Batugamping Daerah Penelitian

Alizarin red

No. Sampel Nama

Batuan Butiran

Semen Stylolite

(Y/T) (%); Jenis

Porositas Proses Diagenesis

Bentuk Semen Jenis Semen

IA3/5 Packstone foraminifera dan alga blocky 1. Kalsit Y (5%); moldic

sementasi, mikritisasi

mikrobial, disolusi,

dolomitisasi, neomorfisme

dan kompaksi

IA5/1 Grainstone koral, foraminifera dan

alga blocky dan

rhombic 1. Kalsit

2. Dolomit T (5%); moldic

sementasi, mikritisasi

mikrobial, disolusi,

dolomitisasi dan

neomorfisme.

IA5/3 Grainstone koral, foraminifera, dan

alga Blocky dan

rhombic 1. Kalsit

2. Dolomit Y (5%); moldic

sementasi, mikritisasi

mikrobial, dolomitisasi,

disolusi, neomorfisme dan

kompaksi

IA5/5 Grainstone koral, foraminifera,

litoklas, dan alga blocky , fibrous

dan rhombic

1. Kalsit

2. Aragonit

3. Dolomit

T (5%); vug

sementasi, mikritisasi

mikrobial, disolusi,

neomorfisme dan

dolomitisasi

IA4/2 Packstone koral, foraminifera,

litoklas dan alga Blocky dan

rhombic 1. Kalsit

2. Dolomit Y (5%); vug

sementasi, mikritisasi

mikrobial, dolomitisasi,

disolusi, neomorfisme dan

kompaksi

Tabel 4.1 Data pengamatan terhadap 5 sampel sayatan Batugamping dengan alizarin merah.

36

Tabel 4.2 Data pengamatan terhadap 5 sampel sayatan Batugamping dengan alizarin merah

Alizarin red

No. Sampel Nama

Batuan Butiran

Semen Stylolite

(Y/T) (%); Jenis

Porositas Proses Diagenesis

Bentuk Semen Jenis Semen

IA7/3 Packstone Koral, foraminifera

dan alga Blocky 1. Kalsit T (10%); moldic

sementasi, mikritisasi

mikrobial, disolusi dan

neomorfisme

IA7/7 Grainstone Koral, foraminifera

dan alga Blocky dan

bladed 1. Kalsit T

(5%); vug dan

moldic

sementasi, mikritisasi

mikrobial, disolusi dan

neomorfisme

IA7/10 Packestone Foraminifera dan alga Blocky 1. Kalsit T (5%); moldic sementasi, mikritisasi

mikrobial, disolusi dan

neomorfisme

IA12/1 Wackestone Foraminifera dan alga Blocky 1. Kalsit T (10%); vug sementasi, mikritisasi

mikrobial, disolusi dan

neomorfisme

IA9/3 Grainstone Foraminifera dan alga Blocky 1. Kalsit T (5%); moldic sementasi, mikritisasi

mikrobial, disolusi dan neomorfisme

37

4.5 Produk Diagenesis Batugamping Daerah Penelitian

Berdasarkan hasil pengamatan sayatan tipis dari contoh batugamping bisa

diketahui produk diagenesis yang terdapat pada batugamping Formasi Tendehantu,

yaitu: mikritisasi mikrobial, dolomitisasi, sementasi, pelarutan, neomorfisme dan

kompaksi (Tabel 4.1 dan 4.2).

4.5.1 Mikritisasi mikrobial

Gambar 4.2 Mikritisasi mikrobial pada fosil foramnifera (A2) kode sampel IA3/5.

Mikritisasi mikrobial (Gambar 4.2) merupakan hasil dari diagenesis yang terjadi

pada tahap awal di lingkungan marine phreatic (Longman, 1980). Produk ini

umumnya terlihat pada semua sampel. Mikritisasi mikrobial merupakan selaput mikrit

(micritic envelopes) yang dibentuk oleh organisme pembor yang melubangi bagian

pinggir cangkang fosil yang kemudian terisi oleh mikrit. Selaput tersebut lebih tahan

terhadap perubahan kondisi lingkungan sehingga ketika cangkang yang berkomposisi

aragonit atau Mg-kalsit terlarutkan, selaput tersebut tetap melindungi cangkang.

Bagian cangkang yang telah terlarut apabila tidak terisi akan membentuk porositas

moldic.

38

4.5.2 Pelarutan

Proses pelarutan terjadi jika ada perbedaan lingkungan diagenesis yang

menyebabkan mineral yang tidak stabil larut dan membentuk mineral lain yang lebih

stabil pada kondisi lingkungan diagenesis yang baru. Pada sampel sayatan yang telah

dianalisis diperkirakan terjadi dua kali pelarutan. Dari proses pelarutan pertama

menghasilkan porositas moldic yang terjadi pada lingkungan diagenesis marine

phreatic-meteoric phreatic. Pelarutan kedua ditandai dengan adanya pelarutan lanjut

dimana adanya rongga yang lebih besar (vug) (Gambar 4.3). Porositas ini memotong

butiran dan semen yang ada. Pelarutan ini terjadi pada lingkungan meteoric vadose.

Gambar 4.3 Pelarutan pertama menghasilkan porositas moldic (C8 dan C3) pada

sampel IA7/10 (kiri) dan pelarutan kedua menghasilkan porositas vuggy (B7) yang

memotong butiran dan semen terdapat pada sampel IA7/7 (kanan).

4.5.3 Sementasi

Terdapat empat jenis semen yang hadir pada sampel sayatan yang diteliti yaitu:

semen rhombic, bladed, fibrous dan semen blocky. Semen bladed, fibrous dan

rhombic hanya ditemukan dibeberapa sampel sayatan. Jenis semen blade dan fibrous,

terbentuk pada lingkungan diagenesis marine phreatic (Scholle dan Ulmer-Scholle,

2003). Semen lain yang ditemukan pada sampel sayatan yaitu semen blocky atau

disebut juga equant berkomposisi kalsit dan semen rhombic berkomposisi dolomite

(Gambar 4.4). Jenis semen blocky dapat terbentuk pada lingkungan diagenesis

meteoric phreatic (Longman, 1980) dan lingkungan burial dan semen rhombic yang

39

bentukannya relatif jelas dengan mineral dolomit yang mencirikan lingkungan mixing

zone (Tucker dan Wright, 1990).

Gambar 4.4 Semen bladed (D7) pada nomor sampel IA7/7 (kiri) dan semen blocky

(C6) pada nomor sampel IA4/6 (kanan).

4.5.4 Neomorfisme

Dari hasil pengamatan sayatan tipis, yang dihasilkan dari proses ini adalah

aggrading neomorphism yaitu rekristalisasi mikrit menjadi kristal-kristal yang

berukuran lebih besar yaitu mikrospar dan spar (Gambar 4.5). Kristal-kristal yang

terbentuk memiliki kenampakkan yang lebih keruh daripada semen mikrospar dan

spar biasa. Hal ini disebabkan karena kristal-kristal tersebut berasal dari rekristalisasi

mikrit yang berasal dari lumpur karbonat. Proses ini terdapat di beberapa sampel

sayatan.

Tucker dan Wright (1980) menyatakan bahwa neomorfisme terjadi pada

lingkungan diagenesis meteoric phreatic dan dapat pula pada lingkungan burial.

40

Gambar 4.5 Neomorfisme (C5) pada nomor sampel IA12/1 dimana terjadi perubahan

ukuran matriks menjadi spari kalsit yang berukuran lebih besar.

4.5.5 Dolomitisasi

Gambar 4.6 Proses dolomitisasi, ditandai dengan adanya mineral dolomit (C6)

yang terjadi pada nomor sampel IA3/5.

41

Produk dari proses ini adalah mineral dolomit yang menggantikan mineral kalsit.

Morrow (1982) menggunakan dua model pembentukkan dolomit, yaitu model mixed-

water atau mixing zone yang dicirikan oleh dolomit non-Fe dengan besar kristal

sedang (62-250 mikron) dan model burial compaction yang dicirikan oleh dolomit Fe

dengan besar kristal kasar mencapai ukuran millimeter sampai sentimeter.

Kristal dolomit dijumpai pada sebagian contoh sayatan batuan mengalami proses

dolomitisasi dengan ukuran kristal yang relatif sedang (halus). Pada gambar 4.6,

proses dolomitisasi terjadi pada nomor sampel IA4/6 yang dicirikan oleh mineral

berbentuk rhombic dan tidak bewarna. Berdasarkan model dari Morrow (1982)

mengenai model pembentukkan dolomit maka diperkirakan bahwa pembentukkan

dolomit terjadi di lingkungan diagenesis mixing zone.

4.5.6 Kompaksi

Produk diagenesis ini terlihat di beberapa contoh sayatan tunjukkan dengan

adanya gejala kompaksi kimia. Penyebababnya adalah adanya peningkatan tekanan

akibat pembebanan yang menyebabkan antar butir bersentuhan dan larut (pressure

dissolution) menghasilkan microstylolite (Gambar 4.7) selain itu terdapat rekahan

yang memotong butir akibat adnya kompakasi secara mekanik (namun sudah terisi

oleh semen). Struktur kompaksi ini membutuhkan penimbunan sedalam ratusan

hingga ribuan meter.

Gambar 4.7 Kompaksi kimia (B1

sampai B5) menghasilkan

microstylolite yang terjadi pada

sampel IA5/3.

42

4.6 Lingkungan Diagenesis Batugamping Formasi Tendenhantu

Berdasarkan pengamatan terhadap produk diagenesis yang terbentuk, bias

diinterpretasikan lingkungan diagenesis yang pernah dilalui oleh batugamping

Formasi Tendehantu, meliputi lingkungan marine phreatic, burial, mixing zone,

meteoric phreatic, dan meteoric vadose.

Selaput mikrit (micritic envelope) akibat aktivitas organisme pembor (mikritisasi

mikrobial) dan semen fibrous pada foraminera, koral dan alga merupakan salah satu

penciri lingkungan diagenesis marine phreatic. Lingkungan diagenesis burial

diantaranya dicirikan oleh adanya stylolite dan rekahan pada butiran (namun sudah

terisi oleh semen) yang merupakan hasil dari kompaksi kimia dan adanya rekahan

yang menandakan adanya kompaksi mekanik. Untuk lingkungan Mixing zone dicirkan

oleh adanya proses dolomitisasi yang menghasilkan mineral dolomit (hadir semen

berbentuk rhombic) yang berukuran sedang (halus) sebagai pengganti mineral kalsit.

Kehadiran semen kalsit blocky pada rongga butiran dan adanya semen kalsit bladed

dengan adanya pengkasaran kristal semen ke arah pusat pori (ruang antar butir)

(Longman, 1980) menunjukkan lingkungan diagenesis meteoric phreatic;

neomorfisme mikrit menjadi mikrospar dan spar serta terbentuknya porositas moldic

akibat pelarutan dari cangkang koral, alga, foraminifera dan moluska. Hadirnya

porositas vug mengindikasikan lingkungan meteoric vadose.

4.7 Sejarah Diagenesis Batugamping Formasi Tendenhantu

Urutan perubahan lingkungan diagenesis yang terjadi pada Batugamping Formasi

Tendenhantu di daerah penelitian yaitu lingkungan diagenesis marine phreatic,

burial, mixing zone, meteoric phreatic dan meteoric vadose (Gambar 4.8).

Dengan menganalisis produk- produk diagenesis yang teramati, diperkirakan

sejarah lingkungan diagenesis dimulai dari lingkungan marine phreatic. Hal ini

ditandai dengan adanya mikritisasi mikrobial yang menghasilkan selaput mikrit

(micritic envelope) dan adanya sementasi intergranular pada cangkang foraminifera

oleh semen aragonit yang berbentuk fibrous.

Kemudian terjadi pengendapan satuan batuan yang lebih muda menyebabkan

Satuan Batugamping memasuki lingkungan burial yang ditandai dengan kehadiran

stylolite dan rekahan (namun sudah terisi oleh semen kalsit).

43

Proses tektonik yang terjadi menyebabkan lingkungan diagenesis berubah

menjadi mixing zone. Hal ini ditandai oleh adanya mineral dolomit yang mengisi

rekahan yang ada pada butiran.

Setelah itu lingkungan diagenesis batugamping pada daerah penelitian

mengalami perubahan menjadi meteoric phreatic. Hal ini ditandai oleh terbentuknya

semen kalsit blocky, neomorfisme mikrit menjadi mikrospar dan dengan adanya

semen kalsit bladed dengan tekstur kristal yang mengkasar kea rah pusat pori (runag

antar butir).

Akibat proses tektonik yang masih terjadi menyebabkan terangkatnya

Batugamping Formasi Tenedenhantu di daerah penelitian menuju lingkungan

meteoric vadose yang ditandai dengan adanya produk diagenesis berupa porositas

moldic, lingkungan ini merupakan lingkungan dimana Batugamping Formasi

Tendenhantu mengalami kontak langsung dengan air hujan yang tidak jenuh CaCO3

menyebabkan proses pelarutan berlangsung intensif menghasilkan porositas sekunder

yaitu vug.

Skema perubahan lingkungan diagenesis Batugamping Formasi Tendenhantu di

daerah penelitian bisa di interpretasikan seperti gambar 4.8 di bawah ini:

Gambar 4.8 Skema perubahan lingkungan diagenesis yang terjadi pada daerah

penelitian (Tucker dan Wright, 1990).

Menurut Choquette dan Pray (1970) berdasarkan waktu terjadinya diagenesis

maka proses diagenesis pada daerah penelitian meliputi (a) tahap eogenetik yang

terjadi dekat permukaan, (b) tahap mesogenetik yaitu diagenesis pada lingkungan

burial, dan (c) tahap telogenetik yang terjadi setelah pengangkatan.