Page | 206

NAMA : PRADIPTA GORA KUSUMANIM : 252568/TK/32937BUKU : PRINCIPLES OF SEDIMENTOLOGY AND

STRATIGRAPHY Fouth Edition , SAM BOGGS, JR.2006

7.3 BATUAN SEDIMEN SILIKAAN (CHERT)

Perkenalan

Batuan sedimen silikaan merupakan batuan sedimen yang tersusun secara dominanatas unsur silika .Secara fisik, batuan ini sangat keras, kompak, berbutirhalus.Komposisi utamanya umumnya tersusun atas mineral silika dan didominasioleh Kuarsa,Kalsedon dan Opal .Terdapat juga butiran silisiklastik dan mineraldiagenetik.Salah satu contoh batuan sedimen silikaan adalah Chert.Batuan tersebutsangat melimpah saat Jurasic sampai Neogen.Saat Devon dan Karboniferus,Chertcukup melimpah tetapi kurang melimpah saat Silur dan Cambrian.Chert mempunyaibanyak kegunaan dalam berbagai segi kehidupan meliputi segi ilmiah,ekonomi danbiologi.Batuan sedimen ini menyimpan informasi yang sangat berharga dalamsejarah dalam Bumi meliputi paleogeografi,pola siklus paleoseanografi, danlempeng tektonik.Dari segi ekonomi,silikon dari Chert dapat digunakan sebagaisemikonduktor dalam industry computer serta sebagai produk rumah tangga seprtigelas,briket api dan lain-lain. Asosiasi batuan ini dengan endapan atau cebakanmineral ekonomis sangat memberi segi positif dalam hal ekonomi khususnya bahantambang metal seperti Uranium, Mangan dan endapan fosforit serta akumulasiminyak.

Umumnya,komposisi mineral Chert adalah kuarsa mikrokristalin diikutiKalsedon atau Opal.Tipe teksturnya dibagi 3 jenis.Pertama mikrokuarsa granularyang merupakan susunan butiran kuarsa equidimensi dengan ukuran butir rata-rata8-10 mikron .Kedua yaitu chalcedony atau fibrous silika yang merupakan susunansilika yang membentuk ikatan benang radiate yang memancar dari pusat dengankristal tipis sepanjang 0.1 mm.Ketiga adalah megakuarsa yang merupakan susunanbutiran kuarsa berukuran equidimensi berukuran lebih dari 20 mikron.

Gambar 7.7 menunjukkan tekstur mikrokuarsa dan megakuarsa.Secaraumum, batuan sedimen silikaan tersusun atas silika yang berasal dari test skeletalorganisme silikaan yang sudah mati .Silika yang menyusun cangkang merupakanjenis silika amorf atau Opal yang biasa disebut Opal – A .Sehingga Opal-A sangatsering ditemui dalam berbagai jenis Chert.

Berdasarkan komposisi kimianya, Chert didominasi oleh senyawa SiO2.

Alumunium merupakan elemen terbesar kedua yang menyusun Chert dengankelimpahan yang melimpah kemudian diikuti oleh keberadaan Fe dan Mg ataudisertai K,Ca,Na.Untuk informasi lebih lanjut,terdapat pada Jones dan Murchey(1986).Unsur Al,Fe,Mn,Ca,Na,K,Mg,Ti dan elemen kimia lain seperti elemenlangka Serium (Ce),Europium(Eu),dan Lanthanum (La) dalam jumlah kecil terdapatdalam Chert yang kadang mengalami pengotoran seperti autigenit hematite danpyrite , mineral silisiklastik detrititus dan partikel pyroklastik. Berdasarkan unsurkimianya, khususnya silika, Chert dibagi menjadi beberapa macam.

Page | 207

Gambar7.7 Chert (mikrokuarsa) dalamkenampakan nikol bersilang,teksturhalus , hampir equigranular danterpotong urat megakuarsa besar.

Macam Chert

Penggolongan Chert secara fisik didasarkan atas variasi warna , adanya inklusi dantekstur.Flint adalah sebutan Chert nodule yang terbentuk dalam CalksCretaceous.Jasper adalah Chert merah karena pengotoran mineral dari hematite.Jikaterdapat Jasper yang berselingan dengan hematite ,maka biasa disebutJaspilite.Novaculite juga merupakan Chert yang kompak,berbutir halus,berteksturrata atau halus .Batuan ini terbentuk saat pertengahan Paleozoik.SedangkanPorcelanite adalah batuan sedimen silikaan yang berbutir halus dengan tekstur danpecahan yang menyerupai lapisan kaca porselen.Siliceous sinter adalah Chert yangporous dengan densitas rendah,berwarna cerah dan diendapkan oleh air atau mata airpanas atau geyser.Selain Chert , batuan sedimen silikaan bisa mengandung lempungdetritritral atau micrite.Adanya pengotoran oleh material lain tersebut membuatvariasi pada batu sedimen seperti disebut adanya batu serpih silikaan ataubatugamping silikaan.

Penggolongan Chert berdasarkan atas morfologinya menjadikan Chert atas 2jenis yaitu Chert berlapis dan Chert nodule.Chert yang berlapis dibagi lagimenjadi 4 jenis berdasar komposisinya.

Chert berlapis

Chert berlapis disebut juga ribbon chert .Secara fisik,batuan ini terdiri dari lapisanChert hampir murni .Chert berlapis umumnya tak mempunyai struktur sedimenwalaupun kadang ditemukan struktur sedimen gradasi,silang siur,ripple marks,dansole mark yang menandakan transport mekanik saat pengendapan.Tebalnyabervariasi,pada lapisan tipis mencapai ukuran millimeter (gambar 7.8).Bentukperlapisan bisa seragam atau datar .Asosiasi Chert umumnya dengan batuan

Page | 208

vulkanik bawah laut,batugamping pelagik dan turbidit silisiklastik dan turbiditkarbonat.

Berdasarkan kelimpahan komponen organik silikaan,Chert berlapis dibagi 4jenis yaitu : (1) endapan diatomae-an , (2) endapan radiolarian, (3) endapanspikula silikaan , (4) perlapisan Chert yang mengandung sedikit atau samasekali sisa skeleton silikaan.

Endapan Diatomae-an

Endapan Diatomae-an dibagi 2 yaitu diatomite dan Chert diatomae-an.Diatomitemerupakan batuan sedimen silikaan berwarna cerah ,lunak,rapuh.Secarakomposisi,mineral penyusunnya didominasi atas opaline atau Opal-A.Senyawa inidihasilkan dari cangkang diatomae atau alga aquatic uniseluler.(Gambar 7.9).Darisegi lingkungan pembentukannya,endapan diatomae-an dibagi 2 yaitu Diatomitelaut dan diatomite lakustrin (danau).Diatomae laut berasosiasi denganbatupasir,tufa vulkanik,batulempung atau batuserpih lempung , batugampinglempungan atau marl atau napal dan gypsum yang jarang ditemui.Diatomaelakustrin berasosiasi dengan batuan vulkanik.Chert diatomae-an merupakan Chertyang tersusun atas lapisan dan lensa diatomite yang mempunyai semen yangselanjutnya mengeraskan Chert.

Gambar 7.8Chert berlapis tipis di Mino Belt (Triassic) dekat Inuyama,Honsyu,Jepang.

Page | 209

Gambar 7.9

Kumpulan diatomae yang bersifat

lepas dari sponge spikula silikaan

dan beberapa

radiolarian.Didominasi oleh

Diatomae jenis Coscinodiscus sp.

Dan Arachnoidiscus sp. Endapan

holosen dari laut Atlantik

kedalaman 4000 m .(Foto

William N. Orr)

Gambar 7.10

Chert radiolarian

Formasi Otter Point

(Jurassic),tenggara

Oregon.Ukuran kecil

,bagian yang rounded

adalah

radiolaria).Retakan

besar sebelah kanan

bawah terisi semen

silica .(Foto dengan

sinar biasa).[Foto

Sheila A. Monroe].

Endapan radiolarian

Endapan radiolarian merupakan endapan yang terdiri dari sisa radiolarian yangmempunyai rangka skeletal dari Opal.Endapan tersebut dibagi menjadi 2 macamyaitu radiolarite dan chert radiolarian.Radiolarite bersifat sangat keras,berbutirhalus,memiliki kenampakan seperti ooze radiolarian yang telah disepuh oleh oozeradiolarian.

Chert Radiolarian merupakan Chert yang mempunyai perlapisan dan merupakanradiolarite mikrokristaline. Chert tersebut bertekstur pinch dan swell, dikenaldengan ribbon chert.Semen dan masa dasarnya telah mengalami perkembanganyang baik.Chert radiolarian diendapkan di laut dalam,dibuktikan oleh adanyaasosiasinya dengan batupasir turbidite.Batuan ini juga berasosiasi dengantuff,batuan vulkanik mafik seperti basalt,batugamping pelagic.Beberapa chertkadang berasosiasi dengan batugamping micrite.

Endapan spikula silikaan (Silicious spiculae deposits)

Page | 210

Spicularite atau spiculite merupakan batuan sedimen silikaan yang tersusun atasspikula silica dari organism invertebrate umumnya sponge yang tersemen secaralepas (lihat gambar 7.9).Spicularite dibedakan dari chert spicular dari segisementasinya dimana sementasi chert spikular sangat keras sedangkan Spicularitebersifat agak lepas.Lingkungan pembentukan Chert Spikular adalah di laut.Batuanini berasosiasi dengan batupasir glaukonit,serpih hitam,dolomite,argillaceouslimestone dan fosforit.Batuan tersebut tak berasosiasi dengan batuan vulkanik dankemungkinan dideposisikan umumnya dalam lingkungan air yang dangkal dengankedalaman beberapa ratus meter.

Nonfossilferous Chert

Chert jenis ini belum banyak diteliti secara lebih lanjut. Kebanyakan batuan ini

berasosiasi dengan Formasi besi PreCambrian (Fanerozoik Chert). (Lihat diskusi

dibawah tentang”Keterjadian Chert”.

Nodular Chert

Nodular Chert merupakan Chert yang yang mempunyai nodule , berwarna

hijau,coklat dan hitam yang mempunyai masa yang subspheroidal yang melensa dan

terdiri daari lapisan yang tak beraturan berukuran beberapa cm sampai dengan 10

cm.(Gambar 7.11).Nodule ini disebabkan oleh perpindahan diagenetik (Lihat

Diagenesis Chert) .Batuan ini hampir tak berstruktur.Terdapat fosil yang

terkersikkan dan struktur sisa seperti perlapisan.Asosiasi batuan ini adalah dengan

batupasir,serpih,lempung laut dalam,sediemen lakustrin dan evaporit serta batuan

karbonat type shelf yang cenderung terkonsntrasi mengikuti horizon yang sejajar

dengan perlapisan.

Gambar 7.11

Chert nodular dalam

batugamping formasi

Helena

(PreCambrian),Taman

Nasional

Glacier,Montana.

Page | 211

PEMBENTUKAN CHERT

Faktor yang penting dalam mekanisme pembentukan Chert dibagi menjadi 2yaitu

tentang sumber batuan pembentuk silica dan mekanisme pemgendapan yang

berperan untuk mengekstraksi silika dari air laut

Sumber silika

Berdasarkan keterdapatan Chert yang hanya berada di batuan sedimen di laut dapat

ditafsirkan bahwa sumber material tersebut diperoleh atau terjadi di laut.Sumber

dapat berasal dari darat yang tertransport ke laut yang ditunjukkan dengan

konsentrasi 13 ppm dalam bentuk H4SiO4.Kemudian silika hasil reaksi airlaut

terhadap batuan vulkanik sepanjang MOR.Dan silika hasil alterasi temperatur

rendah dari basalt oceanic dan partikel detritital silika pada lantai dasar

Samudra(melalui halmyrolysis).Selain itu,terjadi juga pengurangan silika melalui

beberapa proses seperti akibat pengkayaan silika di air laut dari sedimen pelagik di

lantai samudra.Gambar 7.12 yang menggambarkan jalan diagenesis silika dari

berbagai sumber , konsentrasi silika di beberapa bagian laut(0.01 ppm sampai 11

ppm) serta kandungan silika terlarut rata-rata di laut (1 ppm).

Kelarutan Silika

Kelarutan silika dipengaruhi oleh Ph , suhu dan komposisi kimia (jenis mineral).

Pelarutan akan berubah seiring dengan kenaikan pH sampai dengan 9 dan akan

meningkat drastis di atas 9 . Kelarutan juga meningkat seiring dengan kenaikan

tekanan serta kenaikan perubahan temperature secara linier dan kelarutan pada 100

C mempunyai harga 3 sampai 4 kali lipat daripada saat suhu 25 C.(Gambar

7.13B)Kelarutan SiO2 suhu 25 C pada pH laut normal 7.8-8.3 berkisar dari 6 sampai

dengan 10 ppm,untuk kuarsa 60-1301 ppm,untuk Kuarsa amorf dan

nonkristalin(Opal)kurang dari 4 ppm.Lautan yang hanya mempunyai kelarutan silika

hanya 1 ppm akan tersaturasi yang sangat jauh berbeda dengan sifat saturasi kalsium

karbonat dalam lautan.. Perubahan kelarutan silika dengan pH digambarkan dalam

pada gambar 7.13.Kesimpulanya,semakin besar kelarutan,semakin sulit Chert untuk

terbentuk dari proses presipitasi.

Ekstraksi silika dari airlaut

Ekstraksi Kimia .Ekstraksi kimia telah dilakukan di laboratorium dengan

melakukan percobaan presipitasi air laut yang mengandung solusi kuarsa 4.4 ppm.

Larutan silika dalam kondisi alam pada suhu dan pH di laut secara semu tak bisa

untuk mengkristalkan kuarsa bahkan dari larutan yang mempunyai konsentrasi yang

mendekati konsentrasi kuarsa.Chert terpresipitasi di cekungan lokal yang tersaturasi

secara tinggi oleh silika.Disolusi silica juga dipengaruhi aktivitas vulkanik yang

menghasilkan abu vulkanik atau material lain.Silika juga dapat terpindahkan dari

airlaut di laut terbuka oleh presipitasi dan adsorpsi ke dalam mineral lempung atau

Page | 212

Gambar 7.12

Sumber silika terlarut

dalam air laut.[setelah

Riech,V. dan U. von

Rad,1979,diagenesis silica

dalam lautan

Atlantik;potensi diagenetik

dan transformasi,dalam

Talwani,M.,W. Hay,dan

.B.F Ryan (eds.),hasil

pengeboran laut dalam laut

Atlantik:batas benua dan

lingkungan

purba:Armer.Geophysical

Union,Maurice Ewing

series,v.3,gambar 2,hal

322,diubah dari

Heath,G.R.,1974,silika

terlarut dan sedimen laut

dalam ,dalam W.W.Hay

(ed.),studi

paleonoseanografi:

Soc.Econ.Paleontologist

dan Mineralogist

Spec.Pub.20,gambar 7,hal

81,dicetak ulang dengan

izin SEPM,Tulsa,Okla.

partikel silikat lain.Kesimpulannya, proses tersebut tak dapat dihitung untuk suksesi

berlapis dari Chert murni yang ada dalam catatan sejarah Geologi.

Gambar 7.13

Kelarutan silika sebagai fungsi (A.) pH (B.) suhu.Garis tebal di A menunjukkan

variasi kelarutan silika amorf.Garis putus-putus menunjukkan tingkat kelarutan

silika amorf berdasarkan kelarutan konstan 120 ppm SiO2 pada pH dibawah

8.Garis putus-putus di bawahnya adalah kelarutan kuarsa berdasarkan

kelarutannya pada 6 ppm SiO2 dalam kondisi netral dan asam.[A. after

Page | 213

Krauskopf,K.B.,1979,Introduction to geochemistry,2nd ed.,gambar

6.3,p.133,McGraw-Hill,New York .B.after Fournier,R.O.,1970,silika dalam air

yang bersuhu tertentu.Penyelidikan laboratorium dan lapangan:Proc.International

Symposium on Hydrochemistry and Biochemistry,Tokyo,hal.122-139.]

Ekstraksi Biogenik. Ekstraksi silika dari airlaut yang sangat tersaturasi ditunjukkanoleh perpindahan silika dari air laut dengan cara sekresi oleh organisme untukmembangun skelet sejak Paleozoik awal.Radiolaria,diatomae, dan silicofagellatemerupakan planktonik yang sangat melimpah saat Fanerozoik yang mempunyaiskelet dari silika jenis Opal A .Mereka membawa silika ke dalam laut melalui proseseksogenik dan proses lain. Diatomae sangat berperan dalam ekstraksi dari airlautWaktu yang diperluka silika dalam larut di laut berkisar antara 200 sampai 300tahun dan merupakan waktu yang sangat pendek dalam waktu Geologi .

Box 7.1 Pembentukan Chert Biogenik

Mekanisme yang menyebabkan test Opaline organisme silikaan terubah menjadiChert digambarkan dalam gambar 7.1.1. Pertama,organisme dengan cangkangsilikaan akan mensekresikan silika .Di saat yang sama,terjadi korosi pada rangkaOpal A di laut yang tersaturasi sangat tinggi.Dinding sel terlindungi oleh systemkimiafisika seperti ion logam yang melindungi organism tersebut.Setelah organismeitu mati,semua organ akan hancur dan terlarut dalam air .Akumulasi silika akanbesar ditempat organisme tersebut tumbuh dan berkembang biak.Besarnyakandungan silika akan memperlambat kecepatan test tersebut untuk larut ke dalamair.Beberapa skelet silikaan akan terhindar dari pelarutan silika sehingga skeletteronggok sebagai ooze silikaan (sedimen yang mengandung 30 % silika skelet danumumnya lebih dari 60 %) dalam lantai samudra.Kemudian terjadi penguburanoleh sedimen.Setelah terkubur dalam sedimen,skelet Opaline tersebut akanmengalami solusi.Penguburan oleh sedimen menyebabkan silika terlarut akanterjebak dalam pori-pori sedimen dan tak akan kembali lagi dalam laut terbuka yangmenyebabkan air akan menjadi lebih jenuh akan silika seiring dengan presipitasiChert.

Page | 214

Diagram skematik yang menunjukkan fase umum silika dan kemungkinan transformasidiagenetiknya.Dimensi vertikal menerangkan suhu yang sebanding dengan kekuatanpenguburan sedimen dan berbanding terbalik dengan porositas serta permeabilitas.Dimensihorizontal menggambarkan kedalaman kualitatif dengan pengaruh lingkungannya.Secaraumum,semakin ke kiri/dalam,maka akan ditemui Siliceous Ooze dan semakin ke kananakan ditemui chert epikontinen.Pada jalur A,terlihat perubahan dari endapan silika dariorganisme silikaan menjadi Opal Ct kemudian menjadi mikrokuarsa melalui solusi danrepresipitasi.Bagan C menunjukkan diagentik chert menjadi kuarsa pada kedalaman dangkaldan bagan B menunjukkan kemungkinan perubahan silika/Opal A menjadi kuarsa melaluitahap intermediet antara A dan C.Megakuarsa terbentuk karena rekristalisasi metamorfikmikrokuarsa karena pertumbuhan langsung pada fase penguburannya oleh sedimen.Fibroussilika berkembang juga dalam rekahan dan vug .(After Knauth,L.P.,1994,Petrogenesis ofchert,dalan Heaney,P.J.,C.T.Prewitt,dan G.V. Gibbs (eds.),silica:Physicalbehavior,geochemistry and material applications:Mineralogical Society of AmericaReviewsnin Mineralogy,v.29,gambar 4 hal.239)

Opal A akan berubah menjadi Chert melewati masa perubahan menjadi Opal CTdalam fase intermediet (gambar 7.1.1) . Fase silika pada Opal CT ini terdiri darikristobalit temperature rendah.Kristobalit dan Tridmit merupakan varian kuarsametastabil yang teralterasi menjadi kuarsa.Opal CT akan terdapat di rongga sedimenkosong yang sering disebut sebagai lepisphere (agregat mikrokristalin denganbenuk kristal yang menyerupai pisau atau juga bisa berbentuk sepertinonsphaerulitic blade,rim semen dan overgrowths dan semen massif).TransformasiOpal A ke Opal C meliputi proses solusi dan represipitasi.Sedangkan pelarutan OpalA membentuk silika kaya akan air dari presipitasi Opal CT.Sebaliknya,Opal CTakan terubah menjadi mikrokuarsa juga disebabkan oleh solusi dan

Page | 215

represipitasi.Akhirnya mikrokuarsa akan terubah menjadi megakuarsa karena suhuyang berubah saaat penimbunan oleh sedimen seperti mekanismematamorfosa.Kemudian,megakuarsa atau fibrous kuarsa akan terbentuk pada suhurendah dalam jumlah yang kecil.Dalam pembentukannya, evolusi diagenesis silikadikontrol beberapa faktor seperti suhu,kecepatan dan tekanan. Suhu akan menaikkantransformasi dimana kecepatan transformasi sebanding dengan kecepatansedimentasi,penimbunakan dan gradient geothermal.Selain itu,terdapat jugahubungan anyata volume dan kecepatan transformasi yaitu peningkatan volumepartikel silika permukaan berbanding terbalik dengan ukuran partikelnya danberbanding lurus dengan kelarutan Opal dan kecepatan transformasi.Buktimenunjukkan bahwa transformasi terjadi pada kedalaman sedimen terpendam yangdangkal dengan suhu rendah.

Pembentukan Chert nonfossiliferous

Pembentukan chert ini kurang banyak diketahui kerena minimnya data danpenyelidikan.Penyelidikan tentang presipitasi inorganik dari silika amorfmenghasilkan data yang menunjukkan tak ada persamaan yang ditemukan dilingkungan laut yang dapat membantu menjelaskan keberadaan endapan chertnonfossilferous berlapis.Sedikitnya kandungan radiolarian dan sponge spikula dalamchert berasal dari ooze silikaan yang sepenuhnya terkristalisasi dan terlarutkansehingga meninggalkan sisa silica organic.Terdapat beberapa hipotesa tentangdiagenesis batuan ini yang disampaikan oleh ebberapa tokoh.Murray,Jones danBrink menyimpulkan bahwa perlapisan chert-serpih terbentuk dari prosesdiagenetik.Sedangkan menurut Sam Bogs,pembentukannya dimulai dari migrasisilika biogenik larutan dalam serpih keluar serpih dan terpresipitasi membentukchert berlapis.Hipotesa lain menyatakan bahwa chert nonfossilferous terjadi di darahyang berasosiasi dengan panas bumi dimana larutan yang kaya silica geothermalbereaksi dengan sedimen membentuk Opal A.Kemungkinan yang lain menyatakanbahwa reaksi silika dengan asam membuat kandungan organisme seolah-olahmenjadi tak ada karena larutnya cangkang organism karena konsentrasi asam yangsangat tinggi tersebut.

Chert berlapis PreCambrian

Chert berlapis juga banyak ditemui saat zaman PreCambrian. Pengendapan terjadisecara inorganic seperti gambar 7.1.1 .Sumber material pembentuk batuan inikurang begitu banyak data pendukung yang ada sehingga masih menjadi sesuatuyang perlu diselidiki lebih lanjut.Asosiasi batuan ini umumnya dengan karbonatstromatolitik, formasi besi, Archean greenstone dan silisik vukanik.

Nodular dan Chert yang terpindahkan

Chert dapat terbentuk dalam bentuk nodul kecil,lensa tipis atau perlapisan yang takdiskontinu (gambar 7.1.1.).Chert nodular biasa ditemukan dalam batugamping yangterbentuk di laut dangkal,batuan sedimen silisiklastik dan evaporit sepertiserpih.Batuan ini mempunyai tekstur seperti relict texture.Tekstur tersebutmenunjukkan bahwa pembentukan batuan tersebut oleh proses diagenetik.Strukturyang dimiliki batuan ini bisa bermacam-macam seperti burrow yang menunjukkanbaha batuan ini terpindahkan dan terbentuk dalam laut terbuka dimana mereka

Page | 216

menggantikan karbonat dan lempungKomposisi batuan ini secara umum terdiri darisilika yang dihasilkan pada laut dalam yang dilapisi oleh larutan organisme silikaankhususnya diatomae.Silika hadir dalam solusi sponge spikula atau dalam bentuk lainOpal A dalam sedimen.Solusi Opal CT dan kuarsa tersebut menjenuhkan airlaut.Dalam hal ini,transformasi Opal A ke kuarsa tak membutuhkan fase intermedietyang ditandai dengan adanya Opal Ct .Hal tersebut digambarkan pada gambar C7.1.1 .Pandangan lain menyebutkan bahwa terdapat peran kondisi geokoimia yangmempengaruhi pembentukan chert yang terpindahkan dan mekanismepemindahannya.