KAPITA SELEKTA

REAKSI SERI BOWEN

Nama : Lutfi Firmansyah

NIM : 2311111018

Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia

Universitas Jenderal Achmad Yani

2015

BOWEN’S REACTION SERIES

Reaksi Seri Bowen (Bowen Reaction Series) menggambarkan proses

pembentukan mineral pada saat pendinginan magma dimana ketika magma

mendingin, magma tersebut mengalami reaksi yang spesifik. Dan dalam hal ini

suhu merupakan faktor utama dalam pembentukan mineral.

Gambar 1. Norman L. Bowen

Tahun 1929-1930, dalam penelitiannya Norman L. Bowen menemukan

bahwa mineral-mineral terbentuk dan terpisah dari batuan lelehnya (magma) dan

mengkristal sebagai magma mendingin (kristalisasi fraksional). Suhu magma dan

laju pendinginan menentukan ciri dan sifat mineral yang terbentuk (tekstur, dll).

Dan laju pendinginan yang lambat memungkinkan mineral yang lebih besar dapat

terbentuk.

Gambar 2. Bowen’s Reaction Series

Dalam skema tersebut reaksi digambarkan dengan “Y”, dimana lengan

bagian atas mewakili dua jalur/deret pembentukan yang berbeda. Lengan kanan

atas merupakan deret reaksi yang berkelanjutan (continuous), sedangkan lengan

kiri atas adalah deret reaksi yang terputus-putus/tak berkelanjutan (discontinuous).

1. Deret Continuous

Deret ini mewakili pembentukan feldspar plagioclase. Dimulai dengan

feldspar yang kaya akan kalsium (Ca-feldspar, CaAlSiO) dan berlanjut reaksi

dengan peningkatan bertahap dalam pembentukan natrium yang mengandung

feldspar (Ca–Na-feldspar, CaNaAlSiO) sampai titik kesetimbangan tercapai pada

suhu sekitar 9000C. Saat magma mendingin dan kalsium kehabisan ion, feldspar

didominasi oleh pembentukan natrium feldspar (Na-Feldspar, NaAlSiO) hingga

suhu sekitar 6000C feldspar dengan hamper 100% natrium terbentuk.

2. Deret Discontinuous

Pada deret ini mewakili formasi mineral ferro-magnesium silicate dimana

satu mineral berubah menjadi mineral lainnya pada rentang temperatur tertentu

dengan melakukan reaksi dengan sisa larutan magma. Diawali dengan

pembentukan mineral Olivine yang merupakan satu-satunya mineral yang stabil

pada atau di bawah 18000C. Ketika temperatur berkurang dan Pyroxene menjadi

stabil (terbentuk). Sekitar 11000C, mineral yang mengandung kalsium

(CaFeMgSiO) terbentuk dan pada kisaran suhu 9000C Amphibole terbentuk.

Sampai pada suhu magma mendingin di 6000C Biotit mulai terbentuk.

Bila proses pendinginan yang berlangsung terlalu cepat, mineral yang

telah ada tidak dapat bereaksi seluruhnya dengan sisa magma yang menyebabkan

mineral yang terbentuk memiliki rim (selubung). Rim tersusun atas mineral yang

telah terbentuk sebelumnya, misal Olivin dengan rim Pyroxene.

Deret ini berakhir dengan mengkristalnya Biotite dimana semua besi dan

magnesium telah selesai dipergunakan dalam pembentukan mineral. Apabila

kedua jalur reaksi tersebut berakhir dan seluruh besi, magnesium, kalsium dan

sodium habis, secara ideal yang tersisa hanya potassium, aluminium dan silica.

Semua unsur sisa tersebut akan bergabung membentuk Othoclase Potassium

Feldspar. Dan akan terbentuk mika muscovite apabila tekanan air cukup tinggi.

Sisanya, larutan magma yang sebagian besar mengandung silica dan oksigen akan

membentuk Quartz (kuarsa).

Dalam kristalisasi mineral-mineral ini tidak termasuk dalam deret reaksi

karena proses pembentukannya yang saling terpisah dan independent. Mineral

pembentuk batuan adalah mineral-mineral yang menyusun suatu batuan dengan

kata lain batuan yang terdiri dari berbagai macam mineral. Ada juga terdapat

batuan yang hanya terdiri dari satu mineral saja, seperti Dunit yang hanya terdiri

dari satu mineral yaitu Olivine.

Dalam proses pendinginan magma dimana magma itu tidak langsung

semuanya membeku, tetapi mengalami penurunan temperatur secara perlahan

bahkan mungkin cepat. Penurunan temperature ini disertai mulainya pembentukan

dan pengendapan mineral-mineral tertentu yang sesuai dengan temperaturnya.

Pembentukan mineral dalam magma karena penurunan temperatur telah disusun

oleh Bowen (seri reaksi Bowen).  

Gambar 3. Deret Seri Reaksi Bowen

Sebelah kiri mewakili mineral-mineral mafik, yang pertama kali terbentuk dalam

temperatur sangat tinggi adalah Olivin. Akan tetapi jika magma tersebut jenuh

oleh SiO2 maka Piroksenlah yang terbentuk pertama kali. Olivin dan Piroksen

merupakan pasangan “Ingcongruent melting” dimana setelah pembentukan Olivin

akan bereaksi dengan larutan sisa membentuk Piroksen. Temperatur menurun

terus dan pembentukan mineral berjalan sesuai dengan temperaturnya. Mineral

yang terakhir terbentuk adalah Biotit.

Mineral sebelah kanan diwakili oleh mineral kelompok Plagioklas

(mineral felsik). Anorthit adalah mineral yang pertama kali terbentuk pada suhu

yang tinggi dan banyak terdapat pada batuan beku basa seperti Gabro atau Basalt.

Andesin terbentuk pada suhu menengah dan terdapat pada batuan beku Diorit atau

Andesit. Sedangkan mineral yang terbentuk pada suhu rendah adalah Albit,

mineral ini tersebar pada batuan asam seperti Granit dan Riolit. Reaksi

berubahnya komposisi Plagioklas ini merupakan deret “Solid Solution” yang

merupakan reaksi kontinyu, artinya kristalisasi Plagioklas Ca (Anortit) sampai

Plagioklas Na (Albit) akan berjalan terus jika reaksi setimbang.

Mineral sebelah kanan dan sebelah kiri bertemu pada mineral Potasium

Feldspar (Orthoklas), ke Muscovit dan terakhir Kwarsa, maka mineral kwarsa

merupakan mineral yang paling stabil diantara seluruh mineral mafik atau mineral

felsik.

Sehingga dengan memperhatikan reaksi Bowen, kita memperoleh berbagai

kemungkinan himpunan mineral utama didalam batuan beku diantaranya:

1. Kelompok batuan Ultrabasa dan Basa, mineralnya antara lain:

Olivin

Olivin – Plagioklas

Piroksen

Olivine – Piroksen

Olivin – Plagioklas - Piroksen

Piroksen - Plagioklas

2. Kelompok batuan Intermediet, mineralnya antara lain:

Piroksen – Horblende – Plagioklas

Hornblende – Plagioklas

Hornblende – Plagioklas – Biotit – Kwarsa

3. Kelompok batuan Asam, mineralnya antara lain:

Hornblende – Plagioklas – Biotit – Orthoklas

Hornblende – Plagioklas – Biotit – Muscovit

 Muscovit – Biotit – Orthoklas

Mineral utama sebagai penyusun utama pembentuk batuan antara lain: 

a. Kwarsa (Quartz)

Mineral ini mempunyai susunan kimia dengan rumus SiO2 dan terhitung

mineral yang banyak sekali tersebar, warna asli tidak berwarna putih, tetapi

karena adanya pengotoran dari unsur lain sehingga berwarna lain, bentuk kristal

prismatic hexagonal, tidak mempunyai belahan, pecahannya: conchoidal,

kekerasan: 7 (skala mohs). Ciri yang khas dari mineral ini, terdapat garis-garis

mendatar pada sisi bidang kristalnya. Mempunyai warna tersendiri, sering

berwarna jernih atau putih suram. Pengisian dari berbagai zat didalamnya,

memberikan warna yang berbeda-beda, ada yang berwarna kekuning-kuningan,

ungu (amnetis), coklat dan lain-lain. Biasanya tidak mempunyai bentuk yang baik,

karena merupakan mineral yang menghablur terakhir dari magma, sehingga

terpaksa harus mengisi celah-celah dan rongga-rongga sisi yang terdapat diantara

kristal-kristal dari mineral yang telah terbentuk lebih dahulu. 

b. Feldspar

Merupakan golongan mineral yang paling umum dijumpai di dalam kulit

bumi sebagai Silikat dari Alumina dengan Kalium, Natrium, dan Kapur. Sistim

Monoklin/Triklin terlihat belahan dalam 2 arah. Kekerasan 6 Felspar dibagi atas 2

golongan, yaitu: 

1. Potash Felspar (K Al Si3O8) 

Terdiri dari mineral ortoklas, mikrolin dan sanidin adularis. Warnanya

putih, pucat atau merah daging, abu-abu. Kilat seperti kaca (petreous).

Bidang belahan baik, tidak ada striasi (garis-garis paralel yang

lembut). Ortoklas (KALSiO2), sebagai sumber utama unsur K

(Kalium) dalam tanah, umumnya berwarna abu-abu, kemerahan,

belahan dua arah, kekerasan 6, bersifat asam. 

2. Plagioklas Feldspar (Na, Ca)Al Si3O8

Warna putih atau abu-abu berwarna lain, kilap pitreus. Bidang belahan

baik kedua arah ada sitriasi. Mudah dibedakan dari Ortoklas karena

adanya kembaran yang dapat dilihat dibawah loupe, lebih-lebih di

bawah mikroskop. Sering berbentuk zona dan berubah menjadi Serisit,

Kaolinit atau Epidot.

Plagioklas felspar terdiri atas 6 macam mineral, yaitu: 

a. Albit

b. Oligoklas 

c. Andesin 

d. Bitownit 

e. Labradorit 

f. Anorthit 

Makin ke bawah makin berkurang mengandung Na dan makin bertambah

akan mengandung Ca. Albit, Andesin disebut Plagioklas asam atau Na Plagioklas.

Anortit, Bitonit disebut Plagioklas basa atau Calcic Plagioklas. Plagioklas (Na,

Ca) AlSi3O8 kenampakannya menyerupai Ortoklas, hanya warnya biasa putih

abu-abu dan secara optic Plagioklas mempunyai kembaran. Plagioklas terdiri dari

mineral-mineral Albit, Oligoklas, Andesine, Bitonit, Labradorit dan Anortit. 

c. Feldspatoid 

Merupakan mineral pengganti Feldspar, karena terbentuk bila dalam suatu

batuan tidak cukup terdapat SiO2. Dalam batuan yang mengandung SiO2 bebas,

mineral ini tidak terbentuk, karena yang terbentuk adalah Felspar. Feldspatoid ini

terdiri atas beberapa mineral, antara lain: Leucit (K Al Si2O) sebagai pengganti

orthoklas. Warnanya putih agak jernih dan bentuknya aquant/bulat. Nephelin (Na

Al Si2O6) sebagai pengganti Plagioklas (Albit). Warna abu-abu. Bentuk berisi 6

atau bulat. Sodalit warnanya putih, abu-abu atau kebiruan. 

d. Mika (Glimmer) 

Ada tiga macam, yaitu muscovit, biotit, dan phlogopit.

1. Muscovit, disebut juga mika putih. Rumus kimianya K Al (OH)2 (Al

Si3 O10). Mudah dikenal, karena sifatnya yang mudah dibelah-belah

dalam helaian-helaian yang sangat tipis, transparan dan fleksibel, tidak

berwarna, abu-abu, kehijauan atau coklat muda, kilap vitreum,

kekerasan 2-3. 

2. Biotit disebut juga Mika hitam, dengan rumus kimia K2 (Mg, Fe)2

(OH)2 AlSi3 O8. Mudah terbelah dalam satu arah dan biasanya

berbentuk segi enam, tidak transparan, fleksibel. Warna: hitam hingga

coklat tua, kilap vitrous, kekerasan 2,5 - 3. 

3. Phlogopit disebut juga mika coklat. Tidak banyak dijumpai. 

e. Amfibol 

Terutama terdiri dari mineral Hornblende. Susunan Kimianya

Ca2(MgFeA1)3(OH)2(SiA14O11)2. Berbentuk prismatik, biasanya berisi kelipatan

tiga, agak panjang dengan belahan dua arah menyudut kira-kira 900. Merupakan

kumpulan mineral-mineral yang berbentuk prisma pendek berisi delapan. Warna :

coklat tua hingga hitam. Kekerasan 5 - 6. yang terpenting dari golongan ini adalah

Hornblende. 

f. Piroksen 

Terutama terdiri dari mineral Augit. Berbentuk prismatik pendek berisi

kelipatan 4 dengan belahan 2 arah menyudut. Merupakan kumpulan dari mineral-

mineral yang berbentuk prisma pendek bersisi delapan. Striasi bersudut kira-kira

900. Pyroxen adalah senyawa yang kompleks dari Calsium, Magnesium, Ferum,

dan Silikat. Warna coklat tua hingga hitam. Kekerasan 5 - 8. Mineral golongan ini

antara lain : Enstatit, Hypersten, Diopsid, dan yang paling banyak terdapat ialah

Augit dengan rumus kimia Ca (MgFe) (SiO3)2 (AlFe)2 O3. 

g. Olivin 

Biasanya berwarna hijau terdiri dari (FeMg)2SiO4. Pada umumnya terdapat

dalam batu Basalt dan Gabro. Olivin membentuk kristal yang ideal, karena

terbentuk pertama-tama dari magma. Warna hijau atau kuning kecoklatan.

Biasanya berbutir halus dan granular. Pecahan concoidal (seperti kerang).

Kekerasan 6,5 - 7. 

h. Kalsit 

Mineral ini berwarna putih, sering ada pengotoran, mempunyai belahan 3

arah berbentuk Rombuder, susunan kimianya CaCO3. 

i. Grafit

Mineral ini  unsurnya Karbon (C) berwarna hitam, lunak, umumnya pada

batuan ubahan.