Proses-proses Diagenesa BatuanKarbonatPosted onMaret 31, 2014byWida Nur HasanBatuan karbonat merupakan salah satu jenis batuan sedimen non silisiklastik. Pada batuan ini terkandung fraksi karbonat yang lebih besar jumlahnya daripada fraksi non karbonat, jumlah fraksi karbonatnya lebih dari 50%. Selama pembentukannya, batuan karbonat melalui serangkaian proses-proses yang disebut diagenesa. Dengan kata lain diagenesa adalah perubahan yang terjadi pada sedimen secara alami, sejak proses pengendapan awal hingga batas (onset) dimana metamorfisme akan terbentuk. Setelah proses pengendapan berakhir, sedimen karbonat mengalami proses diagenesa yang dapat menyebabkan perubahan kimiawi dan mineralogi untuk selanjutnya mengeras menjadi batuan karbonat.Proses diagnesa sangat berperan dalam menentukan bentuk dan karakter akhir batuan sedimen yang dihasilkannya. Proses diagenesa akan menyebabkan perubahan material sedimen. Perubahan yang terjadi adalah perubahan fisik, mineralogi dan kimia.Pada batuan karbonat, diagenesa merupakan proses transformasi menuju batugamping atau dolomit yang lebih stabil. Faktor yang menentukan karakter akhir produk diagenesa antara lain :1. Komposisi sedimen mula-mula2. Sifat alami fluida interstitial dan pergerakannya3. Proses kimia dan fisika yang bekerja selama diagenesaDengan melihat faktor-faktor tersebut dapat diketahui bahwa batuan karbonat dengan komposisi utama kalsit akan mengalami proses diagenesa yang berbeda dibandingkan dengan batuan karbonat yang berkomposisi dominan aragonit maupun juga dolomit. Lingkungan pelarutan dan lithifikasi yang berbeda, misal di lingkungan air laut dan air tawar akan menghasilkan batuan yang berbeda. Demikian juga halnya dengan tekstur semen dan butiran batuan, juga akan bervariasi bergantung pada tekanan dan temperatur lingkungan diagenesanya.Lingkungan diagenesa yang berbeda akan memiliki proses kimia dan fisika yang relatif berbeda pula, sehingga produk diagenesanya pun akan berbeda. Hal inilah yang dapat dijadikan indikator untuk mengetahui lingkungan diagenesa yang bersangkutan. Ada beberapa lingkungan diagenesa beserta produknya, yaitu:1. Marine (dicirikan oleh kehadiran semen aragonit, High Mg-Calcite)2. Lagoon (dicirikan oleh adanya dolomititsasi akibat proses evaporasi)3. Phreatic (dicirikan oleh kehadiran kalsit hasil pelarutan)4. Vadose (dicirikan oleh kehadiran kalsit hasil pelarutan)5. Burial (dicirikan oleh kehadiran kalsit hasil pelarutan tekanan/pressure solutionSecara umum penggambaran diagenesa batuan karbonat adalah sebagai berikut:

Sumber:http://www.geol.umd.edu/~hcui/Teaching/DiagenesisHuanCui.pdfProses-proses diagenesa batuan karbonat meliputi: Pelarutan (Dissolution)Merupakan proses melarutnya komponen karbonat yang terjadi saat fluida pori tidak jenuh (undersaturated) oleh mineral-mineral karbonat. Pelarutan akan terbantu oleh adanya mineral yang bisa larut (mineral karbonat yang tidak stabil seperti aragonit dan Mg-calcite), serta nilai pH yang rendah (lingkungan menjadi asam). Fluida air pori yang ada dalam ruang antar butiran pada batuan karbonat biasanya akan sangat agresif melarutkan karbonat jika terkandung konsentrasi gas CO2yang disumbangkan oleh lingkungan sekitar (misalnya karbon dan oksigen yang dilepaskan oleh jasad oganik). Pelarutan karbonat kurang banyak terjadi di lingkungan laut. Tapi justru banyak terjadi pada lingkungan darat atau manapun yang ada perkolasi (rembesan) dari air meteorik (air hujan maupun air tawar). Bentang alam karst merupakan hasil dari proses pelarutan batuan karbonat. Pembentukkannya dipengaruhi oleh proses pelarutan yang sangat tinggi di bandingkan dengan batuan di tempat lainnya dimanapun. Proses pelarutan tersebut umumnya dibarengi dengan proses-proses lainnya seperti runtuhan, transport dalam bentuk larutan melalui saluran bawah tanah, juga longsoran dan amblesan dipermukaan. Pelarutan yang terjadi secara terus menerus, pada akhirnya menciptakan bentukan alam yang sangat beragam. Proses pelarutan tersebut dapat digambarkan dalam reaksi kimia yaitu :CaCO3+ CO2+H2O ==> Ca2-+ 2HCO3-(batu gamping) (air hujan) (larutan batu gamping)Salah satu bentangan Karst yang ada di Indonesia yaitu Kawasan Karst Gunung Sewu, dimana daerah ini memiliki topografi Karst yang terbentuk oleh proses pelarutan batuan kapur. Kabupaten Wonogiri merupakan bagian dari bentangan Karst Gunung Sewu yang dimana daerah ini memiliki topografi karst yang terbentuk oleh proses pelarutan batuan kapur.Secara umum, pelarutan karena pergerakan air melewati batuan karbonat akan melarutkan mineral karbonat yang dilewatinya, maka imbasnya: (1) air akan berubah kimianya (karena adanya konsentrasi ion karbonat di dalamnya), (2) air akan masuk ke litologi berbeda atau sebaliknya air datang membawa material asing dari batuan lain sebelum menerobos karbonat dan membawa sistem baru, (3) perilaku pelarutan bergantung pada variabel kontrol kelarutannya (misalnya P, T, Eh, PCO2, dll) (Raymond, 2002).Pelarutan karbonat lebih intensif terjadi di daerah permukaan, sedangkan hal sebaliknya terjadi di daerah bawah permukaan. Hal ini disebabkan karena peningkatan temperatur pada kedalaman cenderung akan menurunkan tingkat kelarutan karbonat. Kelarutan karbonat akan meningkat di kedalaman atau dimanapun asalkan ada penambahan gas CO2dalam air pori (yang bisa saja berasal dari hasil pembusukan jasad organisme yang tertimbun), maka meskipun temperatur meningkat kalau terdapat konsentrasi gas CO2dalam air pori, mineral-mineral karbonat yang ada tetap akan larut.Berikut adalah gambar sayatan batuan karbonat yang memperlihatkan bentukan akibat proses pelarutan:

Sumber:http://www.psrd.hawaii.edu/Oct96/PAH.html Sementasi (Cementation)Merupakan proses presipitasi yang terjadi pada saat lubang antar pori batuan karbonat terisi oleh fluida jenuh karbonat. Dalam proses ini butiran-butiran sedimen direkat oleh material lain yang terbentuk kemudian, dapat berasal dari air tanah atau pelarutan mineral-mineral dalam sedimen itu sendiri. Proses ini merupakan proses diagenetik yang penting untuk semua jenis batuan sedimen, termasuk didalamnya batuan karbonat. Di lantai laut, sementasi terjadi di air hangat dalam pori dari butiran ruangan antar butiran karbonat. Di meteoric realm (lingkungan meteorik dimana pengaruh air yang hadir hanya dari hujan saja) sementasi juga hadir disini, semennya dominan kalsit. Meskipun kondisi yang mengontrol sementasi pada kedalaman kurang dipahami pasti, tapi beberapa faktor dapat diketahui mengontrol hal ini. Air pori, peningkatan temperatur, dan penurunan tekanan parsial dari karbondioksida merupakan faktor-faktor yang diperlukan untuk presipitasi semen kalsit ini. Pada proses sementasi ini diperlukan suplai kalsium karbonat secara mutlak. Sifat sementasi ini berlawanan dengan pelarutan, dimana sementasi membuat mineral semen (karbonat) terpresipitasi, sementara pelarutan akan merusak struktur mineral yang telah terbentuk. Dolomitisasi (Dolomitization)Merupakan proses penggantian mineral-mineral kalsit menjadi dolomit. Dolomit mempunyai komposisi CaMg(CO3)2dan secara kristalografi serupa dengan kalsit, namun lebih besar densitasnya, sukar larut dalam air, dan lebih mudah patah (brittle). Secara umum, dolomit lebih porous dan permeable dibandingkan limestone. Dalam proses dolomitisasi, kalsit (CaCO3) ditransformasikan menjadi dolomite (CaMg(CO3)2) menurut reaksi kimia :2CaCO3 + MgCl3 ==> CaMg(CO3)2 + CaCl2Menurut para ahli, batugamping yang terdolomitasi mempunyai porositas yang lebih besar dari pada batugamping itu sendiri. Dolomitisasi bisa terjadi dilaut dangkal-campuran fresh dan sea water, tidal flat, di danau, lagoon, dll, apalagi kalau ada batuan yang mengandung Mg yang dilewati sungai-sungai dan membawanya ke lingkungan dimana batu gamping berada atau terjadi. Aktivitas Organisme (Microbial Activity)Aktifitas organisme akan mempercepat atau memacu terjadinya proses diagenesis lainnya. Organisme yang menyebabkan proses ini merupakan organisme yang sangat kecil (mikrobia) dimana aktivitas jasad renik sangat berhubungan dengan proses dekomposisi material organik. Proses dekomposisi material organik akan mempengaruhi pH air pori sehingga mempercepat terjadinya reaksi kimia dengan mineral penyusun sedimen. Aktifitas mikrobia antara lain fermentasi, respirasi, pengurangan nitrat, besi, sulfat dan pembentukan gas metana. Organisme dalam lingkungan pengendapan karbonat merework sedimen dalam bentuk jejak boring, burrowing, dan sedimen-ingesting activity (memakan dan mencerna sedimen). Aktivitas ini akan merusak struktur sedimen yang berkembang pada sedimen karbonat dan meninggalkan jejak-jejak aktivitasnya saat organisme ini beraktivitas. Kebanyakan bioturbasi terjadi pada sedikit di bawah permukaan pengendapan, setelah pengendapan material sedimen dengan kedalaman beberapa puluh sentimeter. Proses ini akan membentuk kenampakan yang khas pada batuan sedimen yang disebut struktur sedimen.Semua jenis organisme kecil macam fungi bakteri, dan alga, membentuk microboring dalam fragmen skeletal dan butiran karbonat lainnya yang berukuran besar. Boring dan presipitasi mikrit dapat intensif di lingkungan yang berair hangat dimana butiran karbonat menjadi berkurang dan terubah menjadi mikrit, proses pada kondisi ini dikenal sebagai mikritisasi (Boggs, 2006). Di beberapa kasus, aktivitas organisme ini dapat meningkatkan kompaksi batuan dan biasanya merusak struktur sedimen yang halus seperti paralel laminasi (Purdy, 1965). Selama proses ini beberapa organisme melepaskan material presipitasi yang bisa menjadi fase semen dalam batuan (Raymond, 2002). Mechanical CompactionMerupakan proses diagenesa yang terjadi akibat adanya peningkatan tekanan overburden. Seperti halnya pada batuan silisiklastik, kompaksi terjadi karena adanya pembebanan sedimen yang berada diatasnya. Proses kompaksi ini menyebabkan berkurangnya porositas batuan, karena terjadi juga thining (penipisan) dari bed (perlapisan batuan) pada kedalaman dangkal. Seiring bertambahnya kedalaman, tekanan juga akan bertambah, sedangkan porositas karbonat berkurang sampai setengahnya atau lebih (porositas saat batuan mengendap) sekitar 50-60% pada kedalaman sekitar 100 m (Boggs, 2006). Proses kompaksi ini terjadi karena adanya gaya berat/gravitasi dari material-material sedimen yang semakin lama semakin bertambah sehingga volume akan berkurang dan cairan yang mengisi pori-pori akan bermigrasi ke atas, menyebabkan hubungan antar butir menjadi lebih lekat dan juga air yang dikandung dalam pori terperas keluar.. Kompaksi menyebabkan berkurangnya porositas batuan karena adanya rearangement (penyusunan ulang) dari butiran butiran yang jarang (tidak bersentuhan) menjadi saling bersentuhan atau makin rapat. Ketika sedimen pertama kali terendapkan tentu saja berupa material lepas (loose) dan sifatnya porous (berpori), ketika kompaksi terjadi material lepas ini akan menjadi lebih rapat dan padat yang otomatis akan mengurangi porositasnya.Berikut adalah gambaran butiran sedimen karbonat sebelum dan sesudah mengalami kompaksi:

Sumber:http://thekoist.files.wordpress.com/2012/07/rearangement-butiran-akibat-kompaksi.jpg Chemical CompactionPada kedalaman burial sekitar 200-1500 m, kompaksi kimia dari sedimen karbonat dimulai. Tekanan larutan pada kontak antar butiran seperti pada diagenesa sedimen klastik lainnya akan melarutkan permukaan butiran mineral dan pada karbonat dapat membentuk kontak bergerigi. Pada skala yang lebih besar pressure solution pada batuan karbonat membentuk pola bergerigi (zig-zag) yang kita kenal sebagai struktur styolite. Styolite umumnya hadir pada batuan karbonat berbutir halus. Jadi pressure solution pada batuan karbonat diikuti perkembangan strktur styolite, mencirikan hilangnya porositas dan thining (penipisan) dari bed (perlapisan batuan).Pada batuan karbonat terkadang tidak mengalami semua proses diagenesa tersebut, namun biasanya justru hanya melalui beberapa proses diagenesa saja. Proses diagnesa ini akan sangat berperan dalam menentukan bentuk dan karakter akhir batuan sedimen yang dihasilkannya.Referensi:Boggs, Sam. 2009.Petrology of Sedimentary Rocks.New York: Cambridge University Press