petrogenesa batuan beku di daerah godean

Prosiding Seminar Nasional XI “Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi 2016Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Yogyakarta

1

Petrogenesa Batuan Beku di Daerah Godean

Okki Verdiansyah

Jurusan Teknik Geologi [email protected]

Abstrak

Daerah Godean, merupakan bagian dari sabuk magmatisme Miosen Pegunungan SelatanJawa, yang terdiri dari batuan intrusi, vulkanik, dan sedimen. Analisis petrogenesa diinterpretasi berdasarkan data geokimia dan petrografi basalt, untuk mengetahui tataantektonik pada daerah Godean. Litologi didefinisikan sebagai andesit basaltik berteksturinterstitial dengan mineralogi dominan plagioklas, piroksen-klino, olivin, magnetit dengandiikuti diagenesa smektit dari glass. Perhitungan CIPW normatif menunjukan batuan kayaplagioklas, piroksen Mg > Ca, dan magnetit > ilmenit. Analisis geokimia unsur utamabatuan menunjukan adanya diferensiasi magma dari basalt menuju dasit yang terbentuk darimagmatisme busur kepulauan tholietik – kapur alkali. Analisa unsur minor dan unsurjarang (REE) menunjukan tipe magma sebagai basalt busur kepulauan dengan afinitaskapur alkali dimana magma berasal dari peleburan peridotit tanpa garnet dan membentukmagma dengan suhu sekitar 1150ºC dengan tekanan 10-13 kbar pada dapurnya.

Kata Kunci: Petrogenesa, magma, pegunungan selatan, basalt, Yogyakarta.

1. Pendahuluan

Fenomena geologi di Jawa Bagian Tengah selalusangat menarik untuk dikaji dan di teliti, baikdalam aspek morfologi, stratigrafi, sedimentologi,petorlogi, magmatisme, gunung api, serta mineralekonomisnya. Pegunungan selatan Jawa,merupakan bagian dari magmatisme Oligosen –Miosen yang memanjang barat – timur yangdiikuti karakteristik pada masing-masingsegmennya.

Pada daerah Yogyakarta terdapat rangkaianpegunungan Kulon Progo, gunung api sepanjangOpak, dan Pegunungan Bayat – Baturagung, yangmemiliki karakter khas masing-masingnya.

Daerah Godean, merupakan bagian dari sabukmagmatisme Miosen Pegunungan Selatan Jawa,yang terdiri dari batuan intrusi, vulkanik, dansedimen.

Pembahasan magmatisme daerah pegununganselatan identik dengan batuan andesitik sampaidasitik, dan selalu disimpulkan berdasarkan datatersebut. Penelitian ini, lebih berfokus kepadabatuan basalt dimana batuan ini dianggap sebagaiawal diferensiasi sebuah magma, sehinggapetrogenesa batuan menjadi lebih tepat dilakukan.

Lokasi penelitian berada pada Gunung Wungkal,Kecamatan Godean, Kabupaten Sleman, ProvinsiDaerah Istimewa Yogyakarta (Gambar 1), yangsecara regional merupakan bagian dari FormasiAndesit Tua berumur Miosen.

Gambar 1. Peta lokasi penelitian dalam peta GeologiRegional Yogyakarta oleh Rahardjo dkk (1997). Terlihat padadaerah Godean Pada daerah Mujil dan Kalisongo termasukdalam Old Andesit Formation (OAF) yang berada disekitarFormasi Sentolo, Formasi Nanggulan (Teon), FormasiKebobutak (Tmok), dan intrusi andesit (a) dan diorit (Di).

2. Metode

Penelitian yang dilakukan melalui 4 tahapanutama, yaitu tahapan studi pustaka, tahapanpengambilan data dan observasi lapangan, tahapanlaboratorium, dan tahapan interpretasi danevaluasi.

Analisis petrografi dan geokimia batuan padabasalt. Analisa kimia batuan (oksida utama, unsurjejak dan unsur tanah jarang) dengan perangkatXRF (X ray fluorences) dan ICP-OES olehlaboratorium PT. Intertek Utama Servis di Jakarta.

godean


2

3. Kajian Pustaka

Studi petrogenesa batuan beku meliputikarkateristik sumber magma, kondisi partialmelting, dan bagaimana perubahan yangterjadi pada saat pergerakan magma dandalam kondisi pemenuhan dapur magma, yangdilakukan berdasarkan observasi yangmeliputi pemetaan, petrografi, dan geokimiaserta radiogenic pada sampel (Wilson, 2007).Petrogenesa berdasarkan karakteristik magmabiasanya berhubungan dengan tataan tektoniktertentu (Tabel 1), dimana batuan yangberperan adalah basalt serta produkdiferensiasinya.

Tabel 1. Karakteristik magma terkait jenistataan tektonik.

Tectonic setting Convergent (destructive) Divergent (constructive)

volcanic featureisland arcs, active continental

marginsmid-oceanic ridges back-arc

spreading centrescharacteristic magmaseries

tholeiitic calc-alkaline alkaline tholeiitic

SiO2 range basalts and differentiates basalts

Tectonic setting Intra-oceanic Intra-continental

volcanic feature oceanic islandscontinental rift zones

continental flood-basaltprovinces

characteristic magmaseries

tholeiitic alkaline tholeiitic alkaline

SiO2 range basalts and differentiates basalts and differentiates

Within plate

Plate margin

Telah lebih dari 20 tahun, batuan basalt telahdijadikan parameter untuk diskriminasi lokasitektoniknya berdasarkan komposisi oksida utamaseperti TiO2-K2O-P2O5 oleh Pearce et al (1977),TiO2-MnO-P2O5 oleh Mullen (1983), komposisiunsur minor seperti Ti-Zr-Y oleh Pearce & Cann,(1973), Nb-Zr-Y oleh Meschede (1986), dan unsurjejak seperti Th-Hf-Ta oelh Wood et al (1979) danTh/Yb vs Ta/Yb oleh Pearce 1982, yangmembantu memahami petrogenesa vulkanismemasa lampau seperti diagram (dalam Wilson,2007). Diagram diskriminasi terbaru adalahdiskriminasi basalt dengan menggunakan unsurjejak dan unsur tanah jarang oleh Verma (2011),yang mampu membedakan lebih detil tektonikpembentukan basalt.

4. Hasil Penelitian

4.1. Karakteristik basalt

Litologi batuan beku basaltik pada daerah initerdapat pada Gn. Wungkal pada koordinat 7°44'34.4"S 110°16' 45.2"E dengan elevasi ± 200 mdpl,dengan lebar singkapan 2 m, yang terlihatmemotong batuan dasit.

Analisa pada sampel BGD.01 ini menunjukanbahwa batuan bernama Andesit basaltik dengantekstur megaskopik berupa afanitik – kristal sangathalus, berwarna gelap (melanocratic), padapengamatan petrografi (Gambar 2) terlihat teksturbatuan interstitial antara plagioklas – piroksenklino – olivine, dengan ukuran kristal mineral 20 –100 μm, dimana plagioklas (An 41-52) terlihatsebagai mikrolit dan kristal halus interstitialterhadap piroksen klino (Augit dan Diopsid) yangbanyak terdiagenesa menjadi smektit. Gelasvulkanik tidak banyak terlihat, karena lebihdominan terlihat sebagai diagenesa menuju smektityang berasosaisi dengan piroksen. Semua mineralmafik memiliki bentuk anhedra, sedangkanplagioklas dominan subhedra. Magnetit padabatuan ini terlihat berbentuk euhedra sebagaikristal bebas diantara plagioklas.

Andesit basaltik ini, diinterpretasi sebagai batuanbeku intrusi dangkal berdasarkan tekstur yangdiamati dan hanya memiliki sedikit gelas vulkanikdan terlihat masif (tanpa vesikuler), denganmineral opak diinterpretasi sebagai magnetit,sehingga batuan ini diinterpretasi sebagai hasilmagmatisme busur kepulauan berafinitas kapur-alkali.

Gambar 2. Fotomikro sayatan tipis BGD_01, dengantekstur interstitial, berkomposisi plagioklas [pl] 60%,piroksen klino [cpx] (5%), olivin [ol] (2%), smektit[sm] (25%), magnetit [mt] (5%), dan gelas vulkanik[vg] (3%). (a) perbesaran 40x pada kondisi XPL, (b)perbesaran 40x pada PPL, (c) perbesaran 100 x padaXPL, dan (d) perbesaran 400 x pada XPL.

Analisa mineralogi berdasarkan data kimia utama,menggunakan CIPW-normatif (Tabel 2)menunjukan batuan bernama andesit / basaltdengan mineral dominan plagioklas normatifsebanyak 57 % volum diikuti dengan mineralmafik kaya Mg-piroksen lebih dominan terhadappiroksen klino, serta dengan magnetit lebihdominan dibandingkan ilmenit.


3

Tabel 2. Perhitungan CIPW Normatif sampelbasalt Godean

NormativeMinerals W eight % Volume %

Quartz 6.31 7.08Plagioclase 52.29 57.43Orthoclase 1.89 2.2Diopside 8.33 7.51Hypersthene 25.01 22WollastoniteIlmenite 1.5 0.94Magnetite 4.35 2.49Apatite 0.32 0.3Zircon 0.01 0.01Chromite 0.07 0.04Pyrite 0.02 0.01

Fe3+/(Total Fe) in rock 30.03 30.03Mg/(Mg+Total Fe) in rock 62.54 62.54Mg/(Mg+Fe2+) in rock 70.47 70.47Mg/(Mg+Fe2+) in silicates 77.42 77.42Ca/(Ca+Na) in rock 68.33 68.33Ca/(Ca+Na) in plagioclase 61.72 61.72Differentiation Index 60.49 66.71Calculated density, g/cc 2.98 2.98Calculated liquid density 2.65 2.65Calculated viscosity, dry 2.94 2.94Calculated viscosity, wet 2.79 2.79Estimated liquidus temp. 1150.53 1150.53Estimated H2O content 0.67 0.67

BGD_01 (Basaltic Andesite)

4.2. Petrogenesa batuan beku daerahGodean

Analisis oksida utama dari beberapaconto batuan daerah Godean, menunjukan adanyaproses diferensiasi magma mulai dari basaltmenuju dasit (Gambar 4a), dengan afinitas toleitiksampai kapur-alkali (Gambar 4b-c) yang jugaterdefenisi berada sebagai magmatisme busurkepulauan (Gambar 4d) dengan kedalamansubduksi sekitar 132-141 km (perhitunganHutchinson, 1976). Pada analisis denganmenggunakan tabel diskriminasi dari dataperhitungan rasio Nb/TiO2, V/TiO2, Y/TiO2 olehVerma & Agrawal (2011) juga menunjukanmagmatisme daerah Godean berasal dari busurkepulauan (Gambar 5).

Batuan basalt pada sistem magmatismeGodean, terlihat pada posisi awal diferensiasi ataudapat dikatakan belum mengalami diferensiasi,sehingga pada analisis petrogenesis selanjutnyabasalt Godean dapat digunakan sebagai parameterutama petrogenesa daerah Godean.

Analisis unsur tanah jarang (REE) padadiagram spider normalisir REE/chondrite (Gambar6) berdasarkan pendekatan diagram Nakamura,(1974 dalam Wilson, 2007) menunjukan adanyagambaran turunnya unsur Eu yang menunjukanadanya fraksinasi plagioklas atau keseimbanganpada sumber mantel asal magma tidak memilikigarnet yang terjadi pada lingkungan tektonik busurkepulauan kapur alkali (Wilson, 2007).Magma pembentukan basalt pada daerah Godeanmenunjukan suhu cairan / magma sekitar 1100 -

1150ºC dengan tekanan pembentukan pada 10 – 13kbar, berdasarkan pendekatan perhitungan CIPW-normatif dan kelompok mineralogi yang hadirpada model interval di Snake River Lake Basaltoleh Thompson (1972, dalam Wilson, 2007).Basalt Godean diinterpretasi berasal dari partialmelting bukan magma primer, namun berasal darifraksinasi olivine (Gill, 2010) berdasarkan nilaikadar unsur nikel pada basalt adalah 171 ppm (Ni<250).

5. Kesimpulan dan diskusi

Petrogenesa batuan beku daerah Godeanmerupakan bagian dari magmatisme busurkepulauan, berafinitas kapur-alkali yang berasaldari partial melting batuan peridotit tanpa garnetdengan tipe magma basaltik bersuhu sekitar 1150ºpada dapur magmanya. Petrogenesa ini diharapkanmenjadi data penunjang kuat magmatismePegunungan selatan, karena didasarkan analisisunsur yang lengkap dan menggunakan diagramdiskriminasi tektonik terbaru oleh Verma &Agrawal (2011).

Magmatisme daerah Godean, masih perlubanyak data tambahan seperti dating, isotop dandata bawah permukaan untuk mengetahui lebihdetil fenomena yang ada.

Ucapan Terima Kasih

Penulis mengucapkan terimakasih kepadaSTTNAS, atas pembiayaan penelitian yang penulislakukan.

Daftar Pustaka

Hutchison, C.S., 1976. Indonesian active volcanicarc: K, Sr, and Rb variation with depth to theBenioff zone. Geology, 4(7), pp.407-408.

Rahardjo, W., Sukandarrumidi, Rosidi, (1997),Peta Geologi Lembar Yogyakarta, PSG,Bandung

Rollinson, H.,R., 1993, Using Geochemical Data“Evaluation, Presentation, Interpretation’,Prentice Hall.

Verdiansyah, O., Studi Karakteristik dan GenesaMineral Lempung Gunung Wungkal, Godean,Yogyakarta, Laporan penelitian STTNAS,2016, tidak dipublikasikan.

Verma, S.,P., Agrawal, S., 2011, New tectonicdiscrimination diagrams for basic andultrabasic volcanic rocks through log-transformed ratios of high field strengthelements and implications for petrogeneticprocesses., Mexicana de Ciencias Geológicas,v. 28, núm. 1, 2011, p. 24-44.

Wilson, M., Igneous Petrogenesis “A GlobalTectonic Apporach”, 2007, reprinted edition,springer, p. 480.


4

Gambar 4. Ploting geokimia sampel Godean hasil kompilasi (Bronto, dkk., 1999; Verdiansyah, 2016) dansampel geokimia basalt ( ), untuk menunjukan posisi tektonik dan jenis magma daerah Godean. (a) padaTAS Diagram (Le Bas et al, 1986), (b) pada diagram K2O – SiO2 diagram (Peccerillo & Taylor, 1976dalam Rollinson, 1993). (c) pada AFM diagram (Irvine & Baragar, 1971 and Kuno, 1968 dalamRollinson, 1993), (d) pada TiO2-MnO-P2O5 (Mullen, 1983 dalam Wilson, 2011).

Gambar 5. Ploting geokimia sampel Basalt Godean pada diagram diskriminasi Verma & Agrawal (2011),(a) antara CRB-OIB-IAB, (b) antara CRB – IAB – MORB, (c) antara OIB-IAB-MORB.

a b c

a b

c d


5

Gambar 6. Diagram spider hasil normalisir unsur tanah jarang (REE) terhadap chondrite, (a) Thompson(1982, dalam Rollinson, 1993), (b) Sun & Mc Donough (1995, dalam Rollinson, 1993)

a b

petrogenesa batuan beku di daerah godean

Documents