II BATUAN1. Batuan Beku

2. Batuan Sedimen3. Batuan Metamorf

Dr. Budhi Kuswan Susilo, S.T., M.T.

PENGENALAN

BATUAN BEKU(igneous rocks)

SIKLUS BATUAN

Magma dan Lava

Magma : material silikat pijar dibawah permukaan bumi;magma yang mengalir di permukaan bumi, disebut Lava; magma yang terlempar ke udara membentuk Pyroclastic materials

Magma yang membekumembentuk batuan beku(Igneous rocks)

• Tipe Magma (Monroe & Wicander, 1997)

– Mafic magma = 45 – 52 % SiO2

– Intermediete magma = 53 – 65% SiO2

– Felsic Magma = > 65% SiO2

• Viskositas Magma– resistensi magma untuk dapat mengalir

• Mafic magma– Relatif mudah mengalir

– dikontrol jaringan silika tetrahedron (SEDIKIT)

– lava tipis

• Felsic magma– Relatif mengalir perlahan

– dikontrol jaringan silika tetrahedron (BANYAK)

– lava tebal

Lava dan Debu Volkanik dari Mount Mayon, Philippines, 1993

Lava : Pahoehoe and AA flows

Bagian bawah : pahoehoe flow, terbentuk dari aliran cepat, lava tipis

Bagian atas : AA flow, sangat kental (viscous), gerak perlahan, lava tebal

Permukaan Pahoehoe flow (P. Hawai)ropy structures; tipis

Permukaan Aa flowKumpulan angular blocks, aliran kentaldan lebih tebal dari pahoehoe flow

Pendinginan Magma

• Magma mendingin di bawah permukaan – Mengalami pendinginan dan kristalisasi membentuk

tubuh batuan beku intrusif (intrusive igneous body) di dalam kerak bumi (earth’s crust)

– Produk pendinginan membentuk batuan plutonik (Plutons)

• Concordant plutons = memiliki batas yang paralel/selaras dengan lapisan batuan yang diintrusi (country rocks)

– SILL, LACCOLITH

• Discordant plutons = memiliki batas yang memotong lapisan batuan yang diintrusinya

– DIKE

• Magma mendingin di permukaan bumi melalui volcanic eruptions– Mengalami pendinginan dan kristalisasi

membentuk extrusive rock body– Menghasilkan Pyroclastic materials– Produk

• Lava flows– Aa flow

– Pahoehoe flow

• Hexagonal columnar joints (terbentuk karena kontraksi ketika pendinginan magma, sumbu panjang columnar joint tegak lurus dengan arah pendinginan magma)

• Tephra• Volcanic bomb

Batuan Plutonik (Plutons).Penampang diagramatik bagian dari kerak bumi (crust)

Memperlihatkan variasi bentuk dari plutonic rocks.

Banyak batuan plutonik dapat terkait dengan gunungapi (volcanoes)Terdapat hubungan yang erat antara batuan intrusif dan batuan ekstrusif.

Laccolith : mirip sill (concordant), tapi bentuk menyerupai jamurBatholith : tubuh intrusi batuan beku dengan daerah permukaanyang paling luas (> 100 km2)Stock : menyerupai batholith, tapi punya luas permukaan yang lebih kecil

VOLCANIC NECK,CENTRAL FRANCE

Volcanic neck, merupakan sisa erosi dari gunungapi purba (ancient volcano).

(Hoggar Mountains of Algeria).

DIKE, BAR HARBOR,MAINE

BATHOLITHS,EASTERN EGYPT

seen from space(EOSAT Company)

VOLCANIC BOMB

TEPHRA(Vol. Ash & dust)

Columnar joints, Devil’s Tower, Wyoming

ATAS

Cinder cone : terbentuk oleh debu volcanik yang keluar dari central vent.Vent /volcanic neck : terisi solidified lavadan fragmental debris

BAWAH

Pillow basalt, pendinginan lava dibawah air membentuk ellipsoidal masses

Pendinginan dan Kristaslisasi• Magma mendingin relatif perlahan (dibawah permukaan

bumi)– Cukup waktu membentuk kristal yang sempurna

– Ukuran kristal relatif kasar (besar)

– Tekstur Kristalin (crystalline texture)

• Magma mendingin relatif lebih cepat (dekat/di permukaan bumi)

– Tidak cukup waktu membentuk kristal yang sempurna

– Ukuran kristal relatif lebih halus (kecil)

– Tekstur kristalin

• Magma mendingin relatif sangat cepat (di permukaan bumi)– Tidak sempat membentuk kristal

– Membentuk kaca (glass)

– Tekstur amorf (amorphous texture)

WARNA

• REFLEKSI DARI KOMPOSISI MINERAL-MINERAL PEMBENTUK BATUAN– FELSIC MINERALS

– MAFIC MINERALS

KRISTALINITAS

• KRISTAL (CRYSTAL) VS KACA (GLASS) • UKURAN KRISTAL :

– KASAR (PHANERITIC TEXTURE)

– HALUS (APHANITIC TEXTURE)

– PADUAN KASAR DAN HALUS (PORPHYRITIC TEXTURE)

Slow cooling

Phaneritic texture

Rapid cooling

Aphanitic texture

Aphanitic texture : Kristal diidentifikasi menggunakan mikroskopPada batuan ini tidak mungkin mengidentifikasi tanpa bantuan mikroskop.Gambar contoh setangan (hand specimen) dan sayatan tipis (thin section)

Porphyritictexture

KOMPOSISIBATUAN BEKUASSOSIASI MINERAL

BOWEN’S REACTION SERIES

MATERI KULIAH GEOLOGI REKAYASAJURUSAN TEKNIK SIPILUNIVERSITAS SRIWIJAYA

(Hamblin & Cristiansen, 1995)

(Hamblin & Cristiansen, 1995)

BATUAN PIROKLASTIK

MATERI KULIAH GEOLOGI REKAYASAJURUSAN TEKNIK SIPILUNIVERSITAS SRIWIJAYA

KLASIFIKASI UKURAN MATERIAL PIROKLASTIK

Ukuran Nama Fragmen Nama tekstural batuan

> 64 mm BlockBomb

Volcanic brecciaAgglomerate

2-64 mm Lapillus Lapilli tuff

< 2 mm ash Tuff

PENGENALAN

BATUAN SEDIMEN(sedimentary rocks)

SIKLUS BATUAN

Batuan sedimen(Sedimentary Rocks)

• Batuan dapat berkomposisi asal klastika batuan yang lebih tua (older rocks).

• Batuan yang tersingkap di permukaan ~75% adalah batuan sedimen.

• Studi tentang batuan sedimen dapat merekonstruksi sejarah bumi (earth history).

• Memiliki nilai ekonomis penting sebagai sumber dari coal, oil & gas, iron, aluminum, sand, gravel etc.

Empat TahapPembentukan Batuan Sedimen

1. Pelapukan (weathering)

2. Pengangkutan (transportation)

3. Pengendapan (deposition) – terjadi bila geologic agent tidak dapat mengangkut sedimen lebih lama

4. Pembatuan (lithification)

Tahap 1: Pelapukan (weathering)

• Melapukkan batuan yang hadir lebih dahulu (pre-existing rock) – Mechanical

– Chemical

• Mengubah batuan menjadi sediment

Tahap 2: Pengangkutan Sedimen

• Sediment diangkut oleh :– Angin (wind)

– Air (water)

– Es (ice)

• Gambaran dari pengangkutan sediment?– Pemilahan (Sorting)

– Pembundaran (Rounding)

Tahap 2, Lanjutan :• Bila butiran (sediment) terangkut jauh, maka akan

menghasilkan butiran yang membundarJarak dekat

(Short distance)Jarak jauh

(Long distance)

Tahap 2, lanjutan• Lebih lama sediment terangkut

– Sediment lebih tersortasi

Short distance

Long distance

Tahap 3: Pengendapan (deposition)

• Mengangkut sediment membutuhkan energy!• Terdapat hubungan antara ukuran butir (grain size)

& energy– Butiran yang lebih kecil membutuhkan energi yang kecil

– Buturan yang lebih besar membutuhkan energi yang besar

– Jika sungai mengalir melambat, sediment akan diendapkan

– Jika sungai mengalir lebih cepat, sediment berukuran besar akan terbawa

Ukuran partikel (Particle Size) & Lingkungan Pengendapan (Depositional Environment)

• Partikel berukuran besar diendapkan pada lingkungan dengan energi yang besar (higher energy environments).

• Contoh– Gravel – diangkut oleh aliran air yang cepat, longsoran

batuan (rock slides), atau aliran es (glacier)

– Sand – diangkut oleh angin (wind), kerja ombak (wave action-di pantai), sungai (rivers)

– Silt & Clay – di Lingkungan danau (lakes), rawa (swamp), tau laut dalam (deep oceans)

Tahap 4: Pembatuan (Lithification)

• Kompaksi (Compaction) – tekanan dari sedimen yang menutupi diatasnya (overlying sediments) akan menyusun butiran dan menekan air dari rongga pori

• Sementasi (Cementation)- rongga pori terisi oleh pengendapan :– Calcite– Quartz– iron oxide

Sumber material sedimen• Detritus – pecahan batuan

– e.g., gravel, sand, silt, clay yang berasal dari erosi permukaan lahan

• Precipitasi kimia (Chemical Precipitation) – pengendapan material terlarut dalam air– Presipitasi langsung (direct precipitation)

– Tetumbuhan atau binatang mengekstraksi zat kimia dari air untuk membentuk cangkang (shells), kerangka (skeletons), etc.

– Ketika binatang mati, maka cangkang diendapkan

Batuan sedimen detrital(Detrital Sedimentary Rocks)

• Komposisi – kebanyakan terdiri dari quartz, feldspars & clay

• Diklasifikasikan berdasarkan ukuran partikel :– Conglomerate (> 2 mm, rounded grains)

– Breccia (> 2 mm, angular grains)

– Sandstone - 2 to 1/16 mm (see grains)

– Siltstone - 1/16 to 1/256 mm

– Shale - < 1/256 mm

Konglomerat (Conglomerate)• Asal batuan :

– Aliran sungai yang cepat

– Endapan laut dangkal karena badai (storm)

– Terbawa aliran es (glacier)

Batupasir (Sandstone)• Asal batuan :

– Sungai

– Pantai

– Gumuk pasir (sand dunes)

Serpih (Shale)• Asal batuan :

– Laut dalam (Deep ocean)

– Danau dalam (deep lake)

Batuan Sedimen Kimia(Chemical Sedimentary Rocks)

• 2 jenis :– Fisik - Evaporation (Evaporites)

• Salt, gypsum – endapan yang tertinggal pada proses evaporasi air

– Biokimia• Air-Tetumbuhan dan binatang mengekstraksi

CaCO3, membentuk shells etc. • Kerangka yang telah mati (mis. Terumbu)

berakumulasi pada dasar laut sebagai detritus.• Coal – material organik yang terawetkandi

lingkungan rawa.

Ringkasan (Summary)

• Detrital Sedimentary Rocks– Kuncinya adalah Ukuran Butir (Grain size)

• Chemical Sedimentary Rocks– Kuncinya adalah komposisi kimia

Special Features

• Terbentuk selama pengendapan :– Bedding - parallel or cross

– Ripple Marks

– Graded Bedding

– Mud cracks

• Membantu dalam menentukan lingkungan masa lampau dan iklim

Lingkungan Pengendapan (Depositional Settings)

• Continents– Desert, glacial, fluvial (rivers), lake, swamp, cave

• Mixed (Transition zone)– Lagoon, river delta, estuary, beach

• Marine– Shallow, intermediate, or deep water

Grain Sizes

Mud Cracks

Coal

Shells

Ripple Marks

Cross-bedding

Bedding

Whole Fossil Rock

Lithification of Detrital Sediments

Graded bedding

BATUAN METAMORF

Budhi Kuswan Susilo

SIKLUS BATUAN

• Dicirikan dengan Foliasi (Faliation), kesan berlapis pada tektur kristalin

• META = perubahan; MORPHO = bentuk• Batuan Metamorf = Batuan yang telah

mengalami perubahan bentuk dari batuan beku, batuan sedimen, dan/atau batuan metamorf

Penyebab Metamorfisme

PERUBAHAN• Temperatur• Tekanan• Komposisi

• Perubahan dipengaruhi oleh :– Temperatur – pertambahan PANAS

• Mineral menjadi tidak stabil• Membentuk mineral baru (Kondisi Baru)• Sumber Panas :

– Gradient Geothermal

– Peluruhan Radioaktif

– Magma Migrasi

– Tekanan• Peningkatan Tekanan

Diagram Fase Andalusite, Sillimanite dan Kyanitemenunjukkan perubahan Al2SiO5

– Fluida Aktif• Perubahan komposisi kimia – Pelepasan

H20 dan CO2. Contoh : Calcite (CaCO3) dan lempung [Al2Si2O5(OH)4] terurai melepas H2O dan CO2. Larutan ini akan mengendap pada Kondisi dan temperatur yang sesuai (baru)

• Metasomatisme : infiltrasi fluida asal luar, terkait dengan magma intrusion → Hydrotermal alteration

TIPE METAMORFISME

Types of Metamorphism

• Contact metamorphism – metamorfisme terjadi secara lokal pada batuan yang dekat dengan magma chamber

• Regional metamorphism – tegasan skala besar dan pemanasan batuan karena deep burial atau terkait dengan kerak atau lempeng kontinen dan tubrukan (colliding)

Asal Mula (Origin) Batuan Metamorf pada Batas Lempeng Konvergen

Contact Metamorphismn Adjacent to igneous intrusionsn Thermal (± metasomatic) effects of hot magma

intruding cooler shallow rocks n Occurs over a wide range of pressures, including

very lown Contact aureole

Regional MetamorphismMetamorfisme yang terjadi pada tubuh batuan yang

luas dan meliputi pelamparan lateral yang luas

Tipe Utama :n Orogenic metamorphism

n Tipe metamorfisme yang berasosiasi dengan convergent plate margins

n Dynamo-thermal: episode orogenesa terkait dengan gradien geotermal dan deformasi

n Karakteristik : Batuan terfoliasi

n Burial metamorphism

The Types of MetamorphismOrogenic

Metamorphism

Schematic model for the sequential (a c) development of a “Cordilleran-type” or active continental margin orogen. The dashed and black layers on the right represent the basaltic and gabbroic layers of the oceanic crust. From Dewey and Bird (1970) J. Geophys. Res., 75, 2625-2647; and Miyashiro et al. (1979) Orogeny. John Wiley & Sons.

Asal Mula (Origin) Batuan Metamorf pada Batas Lempeng Konvergen

(a) Shallow fault zone with fault breccia

(b) Slightly deeper fault zone (exposed by erosion) with some ductile flow and fault mylonite

Schematic cross section across fault zones. After Mason (1978) Petrology of the Metamorphic Rocks. George Allen & Unwin. London.

MACAM-MACAM

BATUAN METAMORF

Examples of foliated metamorphic rocks. a. Slate. b. Phyllite. Note the difference in reflectance on the foliation surfaces between a and b: phyllite is characterized by a satiny sheen. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

a

b

Slate: compact, very fine-grained, metamorphic rock with a well-developed cleavage. Freshly cleaved surfaces are dull

Phyllite: a rock with a schistosity in which very fine phyllosilicates (sericite/phengite and/or chlorite), although rarely coarse enough to see unaided, impart a silky sheen to the foliation surface. Phyllites with both a foliation and lineation are very common.

Foliated Metamorphic Rocks

SLATE

Spotted Phyllite. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Garnet muscovite schist. Muscovite crystals are visible and silvery, garnets occur as large dark porphyroblasts. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Schist: a metamorphic rock exhibiting a schistosity. By this definition schist is a broad term, and slates and phyllites are also types of schists. In common usage, schists are restricted to those metamorphic rocks in which the foliated minerals are coarse enough to see easily in hand specimen.

Foliated Metamorphic Rocks

SCHIST

Quartzo-feldspathic gneiss with obvious layering. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Gneiss: a metamorphic rock displaying gneissose structure. Gneisses are typically layered (also called banded), generally with alternating felsic and darker mineral layers.

Gneisses may also be lineated, but must also show segregations of felsic-mineral-rich and dark-mineral-rich concentrations.

Foliated Metamorphic Rocks

GNEISS

Quartz sandstone Quartzite

Limestone Marble

Akhir Perkuliahan