PETROGRAFI BATUAN SEDIMEN

PENDAHULUAN

Hasil pelapukan dan pengikisan permukaan bumi merupakan bahan utama sedimen. Kata sedimen berasal dari bahasa Latin, sedimentum, yang berarti pengendapan. Batuan sedimen tersingkap paling banyak di daratan dibandingkan batuan lainnya, batuan beku dan batuan metamorf, sebesar 75 persen luas daratan, walaupun diperkirakan hanya 5 persen volume bagian terluar bumi. Meskipun kelihatannya kecil, namun batuan sedimen sangat penting dalam geologi, karena didalamnya terekam sejarah peristiwa-peristiwa (events) geologi dimasa lampau.

Batuan sedimen termasuk dalam batuan sekunder karena material pembentuknya merupakan hasil dari aktivitas kimia dan mekanik denudasi terhadap batuan yang sudah ada. Yang diendapkan dari larutan atau suspensi dalam air atau udara pada suhu dan tekanan normal.

Endapannya adalah hasil rombakan dan hancuran batuan kerak bumi, terdiri dari fragmen batuan, mineral dan berbagai material lainnya, ditransport oleh angin atau air dan diendapkan di lekukan-lekukan didarat atau di laut.

Material yang terbawa dalam suspensi mengendap karena kecepatan medium transportasinya tertahan atau kondisi fisiknya berubah. Dan material dalam larutan terendapkan karena perubahan kondisi kimia atau fisika medium, atau secara tidak langsung oleh aktivitas binatang dan tumbuhan. Sedimen tidak hanya bersumber dari darat saja, tetapi dapat juga dari yang terakumulasi ditepi-tepi cekungan, yang melengser kebawah akibat gaya gravitasi.

Faktor-faktor utama pembentuk batuan sedimen adalah:

Sumber material batuan sedimen

Sifat dan komposisi dari batuan sedimen sangat di pengaruhi oleh material-material asalnya. Komposisi mineral-mineral batuan sedimen dapat menentukan waktu dan jarak transportasi, tergantung dari persentase mineral stabil dan non stabil.

Mineral stabil : tetap ada mulai dari transportasi sampai dengan pengendapan. Contoh : kuarsa, muskovit, tourmalin, zirkon, rutile.
Mineral tak stabil : ada dalam transportasi, tetapi jarang sampai pada pengendapan. Mineral tak stabil terbagi atas 2 yaitu :

Mineral yang umumnya allogenic merupakan mineral yang tidak terbentuk pada daerah sediminetasi yang telah mengalami transportasi dan kemudian diendapkan didaerah sedimentasi, contoh : olivin, piroksin, plagioklas, hornblende, plagioklas asam.
Mineral yang umumnya authigenic merupakan mineral yang terbentuk di daerah sedimentasi dan langsung diendapkan, contoh : gypsum, karbonat, K-feldsfar, Glaukonit.

Pelapukan (weathering)

Proses perubahan batuan penyusun kerak bumi, baik disitengrasi maupun dekomposisi, karena persentuhan dengan atmosfer dan hidrosfer.

Pelapukan dapat dikatakan alters (‘alterasi’) yang berarti perubahan karaker didalam litologi asli, membentuk massa yang unconsolidated (tidak padu), terdiri dari : mineral-mineral baru dan mineral-mineral rombakan.

Pengangkutan (transportasi)

Media (agen) transportasi dapat berupa air, angin, dan es, yang paling besar peranannya terhadap proses ini ialah air. Selama proses transportasi berlangsung, terjadi perubahan terutama sifat fisik material-material sedimen, seperti ukuran butir, bentuk butir, sortasi, dan roundness.

Pengangkutan/tranportasi material sedimen ada 3 cara yaitu :

Pengangkutan cara traksi, Gerakan turbulensi dapat terjadi karena; kecepatan aliran lebih besar gaya viskositas cairan, Lereng aliran curam, Permukaan aliran kasar, Penambahan massa cairan yang berdensity lebih besar yang masuk ke air yang lebih tenang. Partikel yang terangkut mulai berukuran kerangkal – lanau, yang berukuran lanau dalam jumlah yang kecil, terangkut dalam kecepatan yang rendah. Partikel kasar-kerakal terangkut dengan kecepatan tinggi dan mudah merubah dengan bentuk yang membundar.
Pengangkutan cara suspensi, dapat terjadi bilamana intensitas turbulensi melebihi kecepatan pengendapan sedimen. Partikel yang diakut umumnya berukuran clay-sand. Tetapi kadang-kadang juga ada yang berukuran besar, terutama bila dalam keadaan banjir atau kecepatan cairan sangat tinggi, misalnya banjir lahar. Pengaruh terhadap bentuk dan tekstur permukaan kecil kemungkinan terjadi gesekan antar partikel. Sehingga material sedimen kecil pengaruhnya terhadap ukuran, bentuk dan tekstur permukaannya.
Pengangkutan cara saltasi, sedimen atau butiran yang diangkut dengan cara saltasi ini digambarkan dengan resultan gaya vertikal dan gaya horizontal. Cara ini lebih dominan terjadi pada media angin dibanding air.

Dari ketiga cara tersebut maka yang paling mengubah bentuk, ukuran, dan tekstur permukaan batuan sedimen adalah cara traksi.

Gambar : Pengaruh Jarak Transportasi terhadap Bentuk dan Ukuran Butir Material Sedimen

Sedimentasi

Pengedapan terjadi apabila kekuatan arus/gaya mulai menurun hingga berada di bawah titik daya angkutnya. Ini biasanya terjadi pada cekungan-cekungan, laut, muara sungai, dll.

Gambar : Lingkungan Pengendapan Batuan Sedimen

Diagenesa

Keseluruhan perubahan, secara kimia, fisika dan biologi yang mempengaruhi sedimen sejak diendapkan, selama dan setelah litifikasi disebut sebagai diagenesa (diagenesis). Diagenesa terdiri atas beberapa yaitu ;

Kompaksi dan sementasi

Kompaksi adalah beban akumulasi sedimen atau material lain menyebabkan hubungan antar butir menjadi lebih lekat dan air yang dikandung dalam ruang pori-pori antar butir tedesak keluar. Dengan demikian volume batuan sedimen yang terbentuk menjadi lebih kecil, namun sangat kompak.

Sementasi. Dengan keluarnya air dari ruang pori-pori, material yang terlarut didalamnya mengendap dan merekat (menyemen) butiran-butiran sedimen. Material semennya dapat merupakan karbonat (CaCO₃), silika (SiO₂), oksida (besi) atau mineral-mineral lempung. Proses-proses ini mengakibatkan porositas sedimen menjadi lebih kecil dari material semula.

Rekristalisasi

Rekristalisasi. Saat sedimen terakumulasi, mineral-mineral yang kurang stabil mengkristal kembali atau rekristalisasi, menjadi yang stabil. Proses ini umumnya terjadi pada batugamping terumbu yang porous. Mineral aragonit (bahan struktur kerangka koral hidup), lama kelamaan berekristalisasi menjadi bentuk polimorfnya, kalsit.

Disolution

Disolution merupakan pelarutan mineral yang tidak stabil pada batuan sedimen.

Presipitasi dari mineral baru

Yaitu pertumbuhan baru mineral dan melanjutkan pertumbuhan melalui proses kimia di pori-pori batuan klastik.

Lithifikasi

Lithifikasi (lithification dari kata kerja to lithify, yang berarti menjadi batu) adalah proses dimana sedimen baru yang urai (unconsolidated) perlahan-lahan berubah menjadi batuan sedimen. Bila kompaksi terus akan terjadi pengeras terhadap material-material sedimen, pengerasan material ini akan menjadi batuan sedimen.

TEKSTUR BATUAN SEDIMEN

Salah satu cara yang mudah untuk mempelajari dan mengenali batuan sedimen adalah dengan melihat teksturnya. Tekstur batuan sedimen seringkali merupakan karaktristik yang berkaitan dengan endapan, menyangkut besar butir, bentuk, tatanan dan kemasan komponen-komponennya. Dua kelompok utama dalam klasifikasi adalah material yang diendapkan dari bahan yang ditransport sebagai zat padat dan sebagai larutan atau dalam larutan. Yang pertama sebagai batuan sedimen klastik dan keduanya adalah batuan sedimen non klastik. Kedua macam batuan ini memperlihatkan tekstur yang berbeda.

Batuan sedimen klastik

Secara genesa pengendapan batuan ini terbentuk secara mekanis ini akan menghasilkan sedimen detritus. Batuan ini memiliki variasi ukuran butir dimana untuk menentukan ukuran butir batuan sedimen kita menggunakan klasifikasi wentworth tahun 1922. Berapa sifat dari batuan sedimen yang mempengaruhi teksturnya dalam sayatan tipis adalah:

Tabel : Skala Wentworth (1922)

Komponen penyusun batuan sedimen klastik; fragmen merupakan komponen dalam batuan sedimen yang berukuran lebih besar dari pada komponen lainnya, matriks merupakan komponen yang ukurannya relatif lebih kecil dari fragmen diendapkan bersamaan dengan fragmen, semen berukuran halus, merekat butiran/fragmen dan matriks. Fragmen batuan dalam sedimen terbagi atas beberapa jenis yaitu vulkanik, silika dan argilit.

Gambar : Komponen Penyusun Batuan Sedimen Non Karbonat
Sortasi; tingkat keseragaman ukuran butir daripada batuan sedimen klastik.

Gambar : Klasifikasi Sortasi Batuan Sedimen
Roundness, tingkat atau bentuk pembundaran dari batuan sedimen klastik.

Gambar : Klasifikasi Roundness Batuan Sedimen
Porositas dan permeabilitas; porositas adalah jumlah rongga kosong yang terdapat antar butir dalam batuan, dinyatakan dalam persen volume. Porositas sangat penting artinya bagi persediaan air tanah dan reservoir hidrokarbon. Besar porositas batuan bergantung pada beberapa faktor, diantaranya adalah; tatanan partikel, besar dan bentuk partikel serta jumlah ukuran yang berbeda. Hal ini penting karena partikel kecil dapat mengisi rongga antara partikel yang besar. Sedangkan permeabilitas merupakan besaran kemampuan batuan untuk meluluskan cairan (fluida). Batuan yang mempunyai porositas tinggi belum tentu permeabilitasnya besar. Agar batuan mempunyai permeabilitas tinggi, pori-pori atau rongga antar butir harus saling berhubungan.

Gambar : Porositas Batuan Sedimen

Batuan sedimen non klastik

Proses yang membentuk pada batuan ini yaitu secara kimiawi . pada umumnya batuan yang terdiri dari mineral-mineral autoghenic. Pada umumnya batuan memperlihatkan gejala diagenesa P dan T tertentu, maka porositas batuan menjadi sangat rendah atau hilang. Ciri penting pada batuan sedimen non klastik dimana butiran-butiran yang mula-mula halus, pada proses diagenesa akan menjadi sangat besar.

Pengaruh diagenesa; ada rekristalisasi, tidak ada perubahan mineral, butiran bertambah besar berupa mozaik dan mengakibatkan porositas mengecil/hilang, bila ada replacement/penggantian mineral, umumnya tidak memperbesar-besar butir tetapi malahan memperkecil besar butir (menjadi lebih halus dari semula).

Pengaruh pelarutan; menambah porositas (timbul pori-pori baru), memberikan tekstur yang khas (stylolitik tekstur) dimana batas-batas mineral sangat tidak beraturan.

KLASIFIKASI BATUAN SEDIMEN

Batuan sekunder ini diendapkan dalam kondisi yang sangat bervariasi, mengakibatkan pembentukannyapun (genesa) beragam. Demikian pula tekstur, komposisi dan penampilan batuan sedimen yang dihasilkan. Maka dasar klasifikasinya pun ada bermacam-macam. Klasifikasi batuan sedimen yang ideal, berdasarkan ukuran dan bentuk butir, serta komposisi material pembentuknya.

Pengelompokan yang sederhana dalam batuan sedimen adalah dua kelompok besar :

Batuan sedimen klastik

Fragmen-fragmen lepas atau urai hasil penghancuran atau rombakan secara mekanik dari batuan tua disebut detritus (dari bahasa Latin yang berarti menjadi usang). Sedimen detritus disebut juga sedimen klastik (berasal dari bahasa Yunani klastos yang artinya pecah). Sedimen klastik ditransport dalam berbagai cara, dapat bergulir kebawah lereng akibat gravitasi, atau terbawa gletsyer, oleh angin atau oleh aliran air.

Saat transportasi berhenti, sedimen terendapkan secara mekanik dengan sistem yang khas sesuai dengan mekanisme transportasinya.

Pengendapan terjadi karena energi pembawanya turun. Sedimen yang meluncur, bergulir atau mengalir kebawah lereng baik oleh gravitasi atau gletsyer pada umumnya merupakan campuran yang acak (random) dari partikel berbagai ukuran. Sedangkan partikel sedimen yang terbawa oleh angin atau air terendapkan saat kecepatan angin atau aliran air berkurang. Ukuran partikel yang terendapkan berhubungan dengan kecepatan pembawanya. Makin besar kecepatannya makin besar partikel yang terbawa.

Perbedaan besar butir antara yang halus dan yang kasar sangat ekstrem.Karena itu diperlukan satu acuan besar butir, dan telah dibuat oleh Wentworth, dikenal sebagai klasifikasi atau skala Wentworth, 1922. Beberapa contoh batuan sedimen klastik adalah;

Batupasir; merupakan batuan sedimen klastik yang memiliki ukuran butir batupasir menurut skala wentworth ( 2 – 1/16 mm). Batupasir umumnya mengandung butiran – butiran pasir dan silt kasar. Atas dasar matriks dibagi menjadi dua yaitu; Wacke yang mengandung matrik lempung > 10 % dan arenite yang mengandung matrik lempung < 10 %. Komponen utama dalam batupasir adalah; Stable grains (kuarsa, rijang, kuarsit), unstable mineral (feldspar), rock fragmen relatif unstable (volcanic rock, greenstone, sekis, fillit, dll), matriks (lempung).

Gambar : Contoh Sayatan Tipis Batupasir

Argillaceous (lempung); komposisinya terdiri dari lempung seluruhnya atau yang persentasi kandungan lempungnya tinggi. Istilah argillaceous juga dipergunakan sebagai kata sifat untuk menamakan batuan yang mengandung lempung.Contohnya adalah serpih.

Serpih (shale), lanau (silt), batu lumpur (mudstone) dan napal (marl) termasuk dalam kelompok batuan lempungan (argilaceous rock) dan disebut juga batuan pelitik (pelitic rock). Besar butirnya relatif seragam, lebih kecil dari pasir (1/16 sampai 1/256 mm), termasuk mudstone, terdiri dari fragmen mineral, terutama kuarsa dan felspar, diendapkan dalam air, tawar, payau atau laut. Serpih ketika lapuk pecah-pecah menjadi kotak-kotak atau blok-blok kecil. Sedangkan lanau pecahannya membentuk fragmen berlembar-lembar tipis (seperti cleavage).

Batu lempung (claystone) berbutir sangat halus, lebih kecil dari 1/16 mm. Pada umumnya untuk menelitinya tidak dapat dipergunakan mikroskop biasa, tetapi harus dengan mikroskop elektron yang mempunuai daya perbesaran sangat tinggi. Meskipun butirannya tidak tampak, tetapi termasuk dalam sedimen klastik.

Gambar : Contoh Sayatan Tipis Argillaceous

Batuan Sedimen Nonklastik

Beberapa sedimen tidak terdiri dari partikel-partikel klastik, meskipun komponennya telah mengalami transportasi. Komponen sedimen semacam ini terlarut dalam air dan ditransport sebagai larutan kemudian diendapkan secara kimia. Sedimen yang pembentukannya dari pengendapan mineral yang terlarut dalam air dinamakan sedimen kimiawi (chemical sediment).

Dan pada umumnya terbentuk dalam dua cara :

Pertama,melalui reaksi biokimia, sebagai hasil aktivitas tanaman dan binatang dalam air. Contohnya tanaman sangat kecil yang hidup di laut dapat menurunkan derajat keasaman air disekitarnya dan karenanya terendapkan kalsium karbonat.
Kedua, melalui reaksi anorganik didalam air. Bila air pada mata-air panas mendingin, akan mengendap opal dan kalsit. Contoh lainnya adalah penguapan air laut atau danau, menyebabkan konsentrasi bahan-bahan terlarut naik dan mulailah pengendapan garam.sebagai sedimen kimia.

Berdasarkan komposisinya batuan sedimen nonklastik dikelompokkan menjadi yang silikaan, siliceous, mengandung silika. Sedimen lain yang sering dijumpai adalah yang komposisi utamanya rombakan sisa binatang yang dihasilkan langsung dari fisiologis aktivitas organisme dinamakan sedimen biogenik. Sisa-sisa bagian yang keras akhirnya menjadi fragmen-fragmen atau klastik. Sedimen yang komponen utamanya dari fragmen ini disebut sedimen bioklastik.

Sedimen silikaan (siliceous); banyak endapan silikaan berbentuk koloid; lainnya terbentuk melalui proses-proses kimia. Beberapa endapan ini mengendap langsung dari air, lainnya terbentuk melalui proses rekristalisasi dalam sedimen selama konsolidasi. Acuan yang pasti untuk membedakan cara terjadinya kedua endapan ini sedikit sekali. Yang sering dijumpai berupa nodul-nodul atau konkresi dalam lapisan-lapisan batugamping. Banyak nodul yang materialnya silikaan ini berintikan fossil. Hal ini menunjukkan bahwa terjadinya melalui proses sekunder.

Rijang (chert atau flint); adalah batuan sedimen silikaan yang umum dijumpai, padat dan keras. Dan merupakan satu bentuk kuarsa SiO₂. Warnanya berkisar dari putih abu-abu sampai hitam. Sifat pecahnya yang khas, belahan pipih dan membundar (conchoidal fracture).

Gambar : Contoh Sayatan Tipis Rijang

Batubara; menunjukkan fasies (lingkungan pengendapan ) paralis atau air tawar. Batubara adalah batuan sedimen yang mudah terbakar, terbentuk dari sisa tanaman dalam variasi tingkat pengawetan, diikuti oleh proses kompaksi dan terkubur dalam cekungan – cekungan yang diawali pada kedalaman yang tidak terlalu dangkal. Cekungan – cekungan ini pada garis besarnya dibagi atas cekungan limnik (intra – continental) dan cekungan paralis yang berhubungan dengan air laut. Segera setelah lapisan – lapisan dasar turun terus – menerus, sisa – sisa tanaman yang terkubur dipengaruhi oleh proses normal metamorfosis, terutama oleh temperature dan tekanan. Dua sifat penting batubara adalah jenis dan tingkatan batubara yang menentukan kegunaan utama produk batubara. Tujuan dari preparasi sample adalah untuk mengenali sifat – sifat batubara mentah dan untuk memastikan bahwa komponen yang dibutuhkan didapat dengan tingkat efisiensi maksimum.