SAP II. SIKLUS SEDIMENTASI DAN PROSES PELAPUKAN

1. Pendahuluan

Batuan sedimen disusun oleh butiran yang berasal dari hasil rombakan batuan yang sudah ada, baik langsung maupun tidak langsung. Butiran-butiran tersebut sebagian merupakan kristal dari individu mineral atau fragmen batuan (Tabel 2.1). Individu mineral tersebut berukuran mulai dari beberapa mikron sampai beberapa milimeter, sedangkan fragmen batuan berukuran mulai dari beberapa milimeter sampai beberapa ratus centimeter. Fragmen batuan yang menyusun batuan sedimen merupakan sisa batuan beku, metamorf maupun batuan sedimen yang tahan terhadap proses pelapukan. Butiran mineral dan fragmen lainnya dapat juga berasal dari aktifitas gunungapi yang dinamakan material piroklastik. Material lain penyusun batuan sedimen adalah mineral lempung dan oksida besi hasil dari proses pelapukan yang disebut mineral sekunder. Fragmen batuan, material piroklastik dan mineral sekunder, disebut juga material terigen (material asal daratan). Karena sumber material tersebut berasal dari luar cekungan pengendapan, maka material terigen disebut juga material ekstrabasinal.

Tidak semua material penyusun batuan sedimen berasal dari daratan. Beberapa mineral terbentuk pada cekungan pengendapan oleh proses kimia atau biokimia. Material tersebut disebut material intrabasinal, yang bisa berupa mineral silikat maupun nonsilikat. Batuan sedimen dapat juga terbentuk atau dihasilkan dari proses presipitasi/kristalisasi larutan di dalam cekungan pengendapan. Proses ini mengahsilkan batuan sedimen nonsiliklastik.

Jenis lain dari batuan sedimen adalah batuan sedimen karbonan (carbonaceous). Batuan sedimen ini terbentuk oleh organisme. Batuan ini banyak mengandung material organik. Material organik tersebut berasal dari sisa-sisa tumbuhan yang mengalami dekomposisi, dan diendapkan pada lingkungan darat tanpa proses transportasi yang berarti. Batugamping dan serpih yang kaya material organik disebut batuan sapropelitik Kandungan organisme berasal dari rombakan baik tumbuhan maupun binatang yang berasal dari daratan dan lautan.

Proses pembentukan batuan sedimen diawali oleh pengangkatan batuan yang sudah ada, termasuk batuan sedimen, ke permukaan bumi. Selanjutnya batuan tersebut mengalami proses pelapukan, erosi dan pengendapan pada cekungan-cekungan di permukaan bumi. Endapan sedimen tersebut kemudian mengalami pembebanan dari endapan yang berikutnya sehingga mengalami diagenesis. Proses diagenesis ini merubah endapan sedimen menjadi batuan sedimen. Apabila batuan sedimen yang terbentuk mengalami pengangkatan kembali maka batuan tersebut akan muncul lagi ke permukaan bumi. Selanjutnya proses pembentukan batuan sedimen berulang kembali. Proses tersebut disebut siklus sedimentasi.

2. Siklus Sedimentasi

Siklus sedimentasi atau sering juga disebut siklus pengendapan merupakan bagian dari siklus geologi, dan merupakan awal proses pembentukan batuan sedimen (Gambar 2.1). Siklus ini diawali dari tersingkapnya batuan yang sudah ada di permukaan bumi. Selanjutnya batuan yang tersingkap mengalami proses pelapukan, pengikisan, pengangkutan material hasil pengikisan, dan akhirnya proses pengendapan pada cekungan-cekungan di permukaan bumi. Jadi siklus pengendapan merupakan proses yang kompleks, dan merupakan siklus yang tidak ada hentinya. Proses-proses yang terjadi pada suatu siklus tersebut tidak selalu lengkap. Artinya semua proses tersebut tidak selalu ada pada pembentukan batuan sedimen. Tidak semua batuan sedimen mengalami pendauran di daratan, ada pula semua proses yang membentuk batuan sedimen berada di lautan.

4

Dengan berkembangnya teori tektonik lempeng, tempat dan proses pembentukan batuan sedimen dapat juga diuraikan dengan teori tersebut. Cekungan-cekungan pengendapan mempunyai karakteristik sendiri-sendiri sesuai dengan letaknya pada tatanan tektonik kerak bumi (gambar 2.2). Masing-masing tempat tersebut akan menghasilkan batuan sedimen yang berbeda bentuk dan komponen penyusunnya.

Tabel 2.1 Komponen utama penyusun batuan sedimen

Tipe butiran Origin Contoh

Material Terigen Hasil pelapukan

Material piroklastik

Mineral sekunder

Proses pelapukan fisika dan kimia batuan beku, metamorf, dan sedimenAktivitas gunungapi

Kristalisasi

Kuarsa, Felspar, Fragmen batuan

Fragmen batuan vulkanik, pumis, gelas, felsparOksida besi, mineral lempung

Intrabasinal Kristal tunggal

Campuran

Presipitasi kimia dan biokimia

Presipitasi kimia dan biokimia, rombakan dan transportasi

Mineral karbonat, rijang, min. mengandung besi, evaporit, dan fosforitOolit, Pellet, Cangkang fosil, fragmen koral.

Sisa-sisa Organik Dekomposisi organisme hewan dan tumbuhan

Batubara, dan sisa organisme dalam sedimen

Gambar 2.1 Siklus sedimentasi

Aktivitas tektonik merupakan bagian yang sangat penting pada siklus sedimentasi, karena aktivitas tektonik mengakibatkan batuan mengalami pengangkatan hingga muncul ke permukaan bumi. Selanjutnya batuan yang tersingkap di permukaan bumi mengalami proses pelapukan dan proses lainnya pada siklus sedimentasi .

3 . Proses Pelapukan dan hasilnya.

Rombakan batuan oleh proses pelapukan merupakan bagian terpenting dari siklus pembentukan sedimen dan batuan sedimen. Proses pelapukan dapat berupa proses fisika, kimia dan biologi. Ke tiga macam proses pelapukan tersebut sangat sulit dibedakan di

5

lapangan, karena ketiganya kadang terjadi bersama-sama pada suatu batuan. Meskipun demikian proses kimia merupakan proses yang terpenting. Pembentukan soil merupakan hasil dari proses pelapukan kimia dan biologi atau sering disebut proses pelapukan biokimia. Hasil dari proses pelapukan merupakan sumber utama material pembentuk batuan sedimen.

Gambar 2.2 Tatanan tektonik cekungan tempat pembentukan batuan sedimen.

3.1 Proses Pelapukan Fisika

Proses pelapukan fisika merupakan proses perubahan batuan menjadi fragmen batuan yang berukuran lebih kecil, tanpa merubah komposisi kimia atau mineralnya. Proses pelapukan fisika biasanya terjadi bersama-sama dengan pelapukan kimia, kecuali pada daerah beriklim dingin dan sangat kering.Yang termasuk proses pelapukan fisika antara lain frost wedging, pengembangan dan penyusutan, dan pelepasan beban pada batuan.

Frost Wedging, disebabkan oleh pembekuan air di dalam rekahan batuan. Proses ini merupakan proses pelapukan fisika yang terpenting pada daerah yang iklimnya memungkinkan adanya proses pencairan dan pembekuan batuan yang berulang-ulang. Volume air akan meningkat sekitar 9% apabila mengalami pembekuan. Peningkatan volume ini memungkinkan untuk menjadikan rekahan batuan menjadi lebih besar.

Pengembangan dan penyusutan, Proses ini sering terjadi pada daerah yang perbedaan temperatur antara siang dan malam relatif besar. Pada siang hari, karena panas, batuan akan mengembang, sedang pada malam hari temperatur turun dan batuan mengalami penyusutan. Proses pengembangan dan penyusutan yang terjadi berulang kali menyebabkan batuan akan pecah.

Pelepasan beban. Proses ini terjadi karena adanya pengikisan lapisan penutup batuan (overburden). Pelepasan beban ini menyebabkan terjadi rekahan pada batuan yang sejajar dengan topografi. Proses ini akan membentuk rekahan batuan seperti perlapisan, sehingga sering disebut sheeting. Proses ini sering terjadi pada batuan yang homogen seperti granit.

3.2 Proses pelapukan kimia

Proses pelapukan kimia adalah proses pelapukan yang dapat merubah komposisi kimia dan mineral dari batuan. Mineral penyusun batuan akan mengalami perubahan karena persentuhannya dengan air, oksigen dan karbon dioksida yang terdapat dalam atmosfer. Beberapa unsur penyusun mineral akan bereaksi dan berubah menjadi larutan. Larutan tersebut dapat mengkristal kembali dan membentuk mineral sekunder. Beberapa proses pelapukan kimia dapat dilihat pada tabel 2.2.

Hidrolisis, merupakan reaksi kimia yang penting antara mineral silikat dengan air yang menyebabkan terlepasnya kation logam dan silikat. Mineral yang mengandung

6

aluminium akan menghasilkan mineral lempung selain ion logam dan silikat. Mineral ortoklas akan menghasilkan kaolinit, sedang albit akan menghasilkan mineral kaolinit atau montmorilonit.

Hidrasi, adalah proses penambahan molekul air pada mineral untuk membentuk mineral baru. Contohnya adalah penambahan molekul air pada hematit yang membentuk gutit, atau pada anhidrit yang membentuk gipsum.

Oksidasi, terutama terjadi pada mineral silikat yang mengandung besi seperti biotit dan piroksin. Proses ini akan membentuk mineral oksida besi.

Pelarutan, Proses ini terutama terjadi pada mineral yang mudah larut oleh air yang mengandung CO2 seperti kalsit, dolomit, dan gipsum.

Pertukaran ion, Proses pelapukan ini sangat penting pada perubahan jenis mineral lempung menjadi jenis mineral lempung yang berbeda. Proses ini merupakan pertukaran antara ion-ion di dalam mineral. Contohnya adalah pertukaran antara ion Na dan Ca yang terdapat dalam mineral.

Chelation, merupakan pengabungan ion logam dengan molekul organik yang mempunyai struktur cincin.

Tabel 2.2 Macam-macam poses pelapukan kimia

4. Kecepatan Proses Pelapukan Kimia.

Kecepatan pelapukan kimia sangat tergantung pada iklim dan komposisi mineral dan ukuran butir batuan. Proses pelapukan lebih cepat terjadi pada daerah yang beriklim panas dan basah daripada daerah yang beriklim dingin dan kering. Macam soil yang terbentuk akibat proses pelapukan kimia juga tergantung pada letaknya terhadap katulistiwa (Gambar 2.3)

5. Hasil proses pelapukan

Fragmen batuan. Soil yang immature, hasil pelapukan batuan beku, mengandung fragmen batuan, dan mineral yang tidak stabil seperti biotit, piroksin, hornblende, dan Ca-plagioklas. Sedang soil yang dewasa (mature), akan mengandung mineral-mineral yang sangat stabil seperti kuarsa, muskovit dan kemungkinan ortoklas (Tabel 2.3). Stabilitas

7

mineral terhadap proses pelapukan kimia merupakan kebalikan dari Bowen’s Reaction Series.

Mineral sekunder. Mineral sekunder yang terbentuk oleh proses pelapukan adalah mineral lempung, oksida atau hidroksida besi, dan aluminium hidroksida. Mineral lempung yang terbentuk pada proses pelapukan kimia tingkat sedang adalah ilit dan smektit. Sedang pada pelapukan kimia yang intensif akan terbentuk aluminium hidroksida seperti gibsit. Mineral ini sering sebagai mineral bijih aluminium (aluminium ores). Mineral sekunder yang mengandung besi pada umumnya adalah mineral gutit, hematit, dan limonit. Gambar 2.4 menunjukkanhubungan antara tipe batuan dengan tingkat pelapukan dan mineral yang dominan menyusunnya.

Gambar 2.3 Diagram hubungan antara iklim, tipe soil, dan proses pelapukan.

Material terlarut. Material terlarut umumnya berasal dari hasil proses pelapukan kimia batuan asal. Material tersebut terbawa oleh air pemukaan atau airtanah sampai ke laut. Material terlarut tersebut terdiri dari HCO3

-, Ca, H4SiO4, SO4

2-, Cl, Na, Mg, dan K (Tabel 2.4)

Tabel 2.3 Stabilitas relatif mineral silikat terhadap proses pelapukan

Mineral mafik Mineral felsikOlivin

Piroksin

Amfibol

Biotit

Kurang stabilCa-plagioklas

Ca-Na plagioklasNa-Ca plagioklasNa-plagioklas

K-felspar, muskovitKuarsa Stabil

8

Tabel 2.4 Hasil proses pelapukan di daratan dan batuan sedimen yang dibentuk

Proses pelapukan Hasil pelapukan ContohBatuan

yang terbentuk

Pelapukan fisika Fragmen batuan Mineral silikat seperti kuarsa dan felspar, semua jenis fragmen batuan

Batupasir, konglomerat, batu lanau

Pelapukan kimiaHidrolisis

Oksidasi

Pelarutan

Mineral sekunder

Material terlarut

Mineral sekunder

Material terlarutMaterial terlarut

Min. Lempung, dan kuarsa halusSilisik asid, K+, Na+, Mg2+, Ca2+

Mineral SiO2 berbutir halus, oksida besi

Silisic acid, SO42-, dll

Bikarbonat, SO42-, Ca2+,

Mg2+, dll

Mudrocks

Chert, limestone, Evaporit

Mudrocks, mud matrix

Chert (rijang),evaporitBatugamping, evaporit, dll

Gambar 2.4 Diagram yang menunjukkan komposisi endapan residual hasil proses pelapukan kimia

6. Pertanyaan1. Sebutkan komponen yang menyusun batuan sedimen.2. Apa yang dimaksud dengan siklus sedimentasi, dan gambarkan diagramnya serta

jelaskan masing-masing prosesnya.3. Gambarkan tatanan tektonik cekungan sedimentasi, dan jelaskan karakteristik dari

setiap cekungan tersebut.4. Sebut dan jelaskan macam-macam proses pelapukan kimia, dan berikan contohnya.5. Jelaskan mengapa stabilitas mineral terhadap proses pelapukan merupakan kebalikan

dari Bowen’s Reaction Series?6. Jelaskan perbedaan antara kaolin (China clay), laterit, dan bauksit7. Jelaskan apa yang dimaksud dengan

a. sedimen terigenb. sedimen silisiklastikc. mneral autigenikd. sedimen karbonane. mineral sekunder

9