TUGAS MATA KULIAH GEOLOGI KELAUTAN

HUBUNGAN PASIR DENGAN MATERIAL PEMBENTUK BATUPASIR

Disusun Oleh :Laras Cahyani Putri21100113120050

PROGRAM STUDI TEKNIK GEOLOGIFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANGMEI 2015HUBUNGAN PASIR DENGAN MATERIAL PEMBENTUK BATUPASIR

Pendahuluan tentang batupasirBatupasir (Sandstone) merupakan batuan yang terbentuk dari mineral yang berukuran pasir, dimana mineral tersebut dominan berupa mineral kuarsa atau feldspar. Mineral kuarsa merupakan mineral yang resisten, sehinga mineral tersebut masih terdapat pada batuan yang terbentuk dari material berukuran pasir ini bahkan sampai ukuran yang lebih halus seperti ukuran lempung. Warna pada batupasir tergantung dari mineral pembentuknya, warna yang umum adalah coklat muda, coklat, kuning, merah, abu-abu dan putih. Batupasir merrupakan litologi yang baik untuk dijadikan sebagai akuifer (hidrogeologi) dan reservoir konvensional bagi fluida-fluida ekonomis. Batupasir terbentuk dari material pasir yang berukuran macam-macam. Klasifikasi yang menjelaskan mengenai ukuran butir pada batuan sedimen klastik yaitu, klasifikasi Wentworth, 1922.Pasir merupakan material pembentuk batupasir yang belum terkompaksi dan masih dalam bentuk material yang terurai. Pasir itu sendiri merupakan suatu bentuk ukuran dari material pembentuk batupasir (terdapat dalam klasifikasi Wentwort,1922) mulai dari ukuran pasir sangat kasar hingga pasir sangat halus. Material tersebut dapat berupa fragmen, matriks. Penjelasan mengenai fragmen, matriks dan semen akan dijelaskan dibawah. Batupasir merupakan tergolong batuan sedimen klastik, yang dimana penyusunnya kebanyakan berupa berukuran pasir. Pembentukan batupasir dominan terbawa oleh pergerakan air atau dipengaruhi oleh adanya arus gelombang yang membawanya. Batupasir ini terbentuk dari material berupa fragmen, matriks dan semen. Fragmen merupakan kerangka penyusun batupasir yang ukurannya lebih besar dari material pembentuk lainnya, lalu material yang lebih halus merupakan matriks dan material yang menyatukan atau merekatkan antara fragmen dan matriksnya dinamakan semen. Semen tersebut dapat bersifat karbonatan dan non karbonatan tergantung lokasi pembentukan dari batupasir tersebut. Ukuran semen itu sendiri lebih kecil dari pasir (silt dan mud).

Komposisi batupasirBatupasir disusun oleh material fragmen yang berukuran pasir, matriks yang berukuran lebih halus dari pasir dan semen yang berupa mineral yang sangat halus dapat berupa karbonatm silika dan lainnya, yang berfungsi untuk mengunci (interlocking) akibat reaksi kimia selama litifikasi. Fargmen yang berukuran pasir tersebut dapat berupa mineral ataupun fragmen batuan (yang berasal dari batulanau, batulempung atau batuan beku halus bertekstur afanitik dan batuan metamorf yang bertekstur halus). Mineral-mineral paling umum terdapat pada batupasir adalah kuarsa, feldspar dan beberapa jumlah kecil mineral asesoris, fragmen batuan (rock fragmen atau lithic fragmen) disusun oleh fragmen batuan beku bertekstur halus (andesit, basalt, tuf dan lainnya), batuan metamorf (metakuarsit, schist, filit, slate dan argilit), dan batuan sedimen yang bertekstur halus (pasir sangat halus, silststone, shale, dan chert, batugamping).

Fragmen pada batupasirFragmen pada batupasir dapat berupa mineral, mineral yang paling dominan menyusun yaitu kuarsa dan feldspar, dimana produk dari hasil transportasi jauh dan resisten. Selain itu pengaruh dari keterdapatannya yang melimpah di bumi. Komposisi fragmen mineral yang dominan merupakan mineral silikat (deret bowen). Penyusun batuan yang merupa material berukuran butir dan dominan silika membuat batupasir ini sering disebut sebagai batuan silisiklastik.Mineral PrimerKomposisi mineral ini lebih dominan membentuk batupasir KuarsaMineral dengan resistensi tinggi terhadap pelapukan dan jumlahnya melimpah di alam. Karena ketahanan terhadap abrasi dan resisten terhadap reaksi kimia mengakibatkan disintegrasi. Kuarsa dapat berasal dari batuan plutonik, terutama batuan yang tersusun oleh mineral felsik seperti granit yang kaya akan kuarsa, selain itu dapat berasal dari batuan metamorf dan batupasir sendiri yng umurnya lebih tua. FeldsparMineral feldspar merupakan mineral yang tergolong melimpah di alam, walaupun kekerasannya tidak setara dengan kuarsa namun karena keberadaannya yang melimpah sehingga mineral ini mudah ditemui. Mineral feldspar ini dapat berupa plagioklas dan k-feldspar (potasium feldspar. Mineral AccesoriesJumlahnya hanya sekitar 2-3% mengisi komposisi batupasir. Mineral ini mengacu kepada mineral selain dua mineral yang disebutkan sebelumnya, dapat berupa mineral silikat dalam deret bowen (deret olivin, piroksen, hondblenda, biotit, muskovit) maupun mineral asesoris berupa mineral berat serpeti zirkon, apatit, turmalin, korundum, atau intan dan logam ekonomis. Mineral mafic pada seri bowen dapat hadir setelah melalui proses erosi saat transportasi dan alterasi selama proses diagenesis. Sementara untuk mineral berat yang memiliki sifat fisik keras dan berat jenisnya yang besar sehingga tertransport dengan settling velocity (kecepatan jatuh) yang lebih besar dan terendapkan lebih cepat sehingga tidak tertransport terlalu jauh sehingga proses abrasi tidak terlalu dominan bekerja sehingga mineral ini masih dapat ditemukan pada batupasir.Mineral AutigenikMineral yang hadir secara insitu akibat kondisi kimia tertentu pada suatu daerah. Mineral yang hadir dari proses diagenetik atau proses tertentu seperti glaukonit, klorit, zeolit.Fragmen LitikFragmen litik merupakan fragmen penyusun berupa fragmen batuan dimana ukurannya yang berbeda sendiri dari ukuran butir disekitarnya. Pecahan batuan sumber purba yang telah lapuk dan tertransport. Fragmen litik ini berukuran berbagai jenis klastika sedimen yang terdapat pada skala wentworth, dapat berupa bongkah, berangkal, kerakal, kerikil dan pasir.

Matriks pada batupasirMaterial yang ukurannya lebih halus dari fragmen yang terdapat pada batupasir. Sifatnya yang cenderung mengisi ruang antar butirnya. Mineral penyusun matriks ini seperti illite (K2[Si6Al2]Al4O20(OH)4], smectite (montmorillonite) [(Al, Mg)8(Si4O10)3(OH)10.12H2O], kaolinite (Al2Si2O5(OH)4], dan chlorite [(Mg, Fe)5 (Al, Fe3+)2Si3O10(OH)8]. montmorilonit merupakan jenis lempung berlayer dua. Mineral lempung adalah mineral-mineral mika (kayak biotit dan muskovit tapi bukan originnya hasil kristalisasi magmatik kayak dua mineral itu dihasilkan dari proses kimia dan diagenesis). Mineral lempung terbentuk dari hasil pelapukan subaerial dan hidrolisis. Namun pelapukan subaqueous juga dapat membentuk mineral lempung dan diagenesis akibat burial.Keberadaan matriks menurut pettijohn, potter dan siever, 1987, dikontrol oleh tiga faktor yaitu : 1. Pelapukan dan erosi dari batuan provenance. Dua jenis dari material detrital mampu menjadi matriks batupasir ketika lapuk yaitu kelompok filosilikat-lempung, mika dan klorit yang secara primer dapat menjadi matriks dan fragmen batuan yang labil.2. Dipengaruhi oleh proses kimia pada lingkungan pengendapan, sebagai contoh kecepatan arus dan densitas yang mengontrol jumlah material matriks berbutir halus yang tertransportasikan dan diendapkan bersama pasir. Kontrol keasaman (pH), potensial oksidasi (Eh), stabilitas berbagai fase mineral selama dan setelah pengendapan, stabilitas, filosilikat yang dikontrol oleh kimia dari dasar air dan pori.3. Proses diagenesis. Proses rekristalisasi, neokristalisasi dan deformasi ringan. Fragmen material yang kaya akan lempung akan sangat produktif dalam membentuk matriks. Feldspar yang ada dapatterkena alterasi dan membentuk mineral lempung atau mika. Hasil presipitasi larutan intergranular antar butir dan air laut dapat membentu klorit baru dan lempung.

Semen pada batupasirMaterial utama penyusun semen adalah silika dan karbonat. Semen silika dapat hadir dengan sifatnya yang overgrowth (saling tumbuh). Tidak semua sandstone memiliki struktur overgrowth yang bersemen silika, umumnya terdapat pada batu kaya kuarsa (quartz arenite sandstone). Semen silika tidak selalu berasal dari kuarsa, namun dapat berasal dari mineral silikat lain, dimana sifat silika yang mudah terdisintegrasi dibandingkan kuarsa yang lebih resisten. Kelompok semen kedua yang banyak dijumpai berupa semen karbonat, seperti kalsit dan dolomite. Semen karbonat berasal dari larutan garam kalsium karbonat yang terpresipitasi membentuk semen. Semen lainnya yang dapat terbentuk berupa mineral autogenik klorit, zeolit dan glaukonit. Kesimpulannya yaitu semua semen merupakan mineral sekunder yang terbentuk setelah pengendapan terjadi dan berhubungan dengan proses post-depositional diagenesis.

Klasifikasi dan komposisi kimia batupasirKarena butiran pada batuan sedimen silisiklastik berasal dari berbagai tipe batuan yaitu beku, metamorf dan sedimen, sehingga analisis mengenai komposisi kimia tidak terlalu diperhatikan. Namun hasil dari analisis tersebut dapat menentukan provenance batupasir tersebut, dapat juga menentukan source rock yang membawa batupasir tersebut (provenance analysis). Sebagai contoh batupasir yang kaya akan besi, magnesium, kalsium dan sodium dan potasium maka dapat diinterpretasikan tipe source rocknya kemungkinan batuan mafic. Sebaliknya batupasir yang kaya akan kuarsa, alkali feldspar dan mineral felsic lainnya kemungkinan provenancenya adalah pluton granit dan lainnya.

Tekstur pada sedimen silisiklastikPada awalnya material sedimen silisiklastik ini belum terkonsolidasi dengan ukuran pada klasifikasi wentworth, 1922. Hingga setelah terlitifikasi dan mengalami proses sedimentasi lanjutan maka akan membentuk yang dinamakan tekstur pada batuan sedimen. Dimana tekstur menjelaskan mengenai hubungan antar butir material pembentuk suatu batuan. Secara tekstural dilapangan sedimen silisiklastik dapat berupa pencampuran antar material pembentuknya yang tidak seideal yang dipelajari, sehingga dikenal dengan istilah nomenclature. Dijelaskan pada gambar dibawah ini:

Gambar 1. nomenklatur pencapuran sedimen oleh Folk, dan Robinson (dalam Boggs, 2006 hal 129)

Tekstur batupasir adalah epiklastik, yang tersusun berupa yang terbentuk di permukaan dan mengandung akumulasi butiran (clast), baik butiran yang membundar maupunmenyudut. Tekstur batuan sedimen sendiri dibagi menjadi: ukuran butir sesuai dengan skala Wenworth, 1922, bentuk butir (roundness) yang dibagi menjadi angular, sub angular, subrounded, rounded dan well rounded. Selanjutnya sortasi (pemilahan) yaitu keseragaman dari ukuran besar butir penyusun batuan sedimen, artinya bila semakin seragam ukurannya dan besar butirnya maka, pemilahan semakin baik. Sortasi tersebut dibagi menjadi sortasi baik dan sortasi buruk. Tekstur selanjutnya berupa kemas (fabric) yaitu hubungan antara masa dasar dengan fragmen batuan/ mineralnya. Kemas dalam sedimen dibedakan menjadi dua yaitu kemas terbuka, yaitu hubungan antara masa dasar dan fragmen butiran yang kontras sehingga terlihat fragmen yang mengambang diatas masa dasar batuan. Kemas tertutup, yaitu hubungan antara fragmen butiran yang relatif seragam, sehingga masa dasar tidak terlihat.

Gambar 2. Klasifikasi ukuran butir (Wentworth, 1922)

Struktur pada sedimen silisiklastikStruktur sedimen menyangkut kenampakan massa batuan dalam skala yang lebih luas. Struktur sedimen dapat terbentu pada, saat dan setelah sedimentasi. Selain itu dapat pula terbentuk oleh proses kimia dan biologi. Struktur dalam batupasir hampir mencakup semua jenis struktur sedimen yang telah kita diskusikan. Struktur ini dapat bersifat mesoskopis sampai makroskopis (raksasa) (pettijohn dan Potter 1964). Struktur mesoskopis telah kita bahas sebelumnya yaitu seluruh struktur yang kita jumpai dilapangan baik secara internal dalam beds maupun pada skala antar bed. Sedangkan sturktur makroskpis dinsini menunjukan struktur tubuh formasi batupasir secara menyeluruh dan bentuk fisik persebarannya terhadap formasi lain. Seperti berbentuk tabulra, leniticular, membaji (Wedge), Shoestring dan lain lian. Struktur mesoskopis yang banyak dijumpai di lapangan seperti pada grafik di bawah ini.

Gambar 3. Struktur Sedimen

Gambar 4. Struktur Primer Sedimen

Klasifikasi MineralogiKlasifikasi penamaan batupasir berdasarkan komposisi mineralogi dan material penyusunnya salah satunya toblerone plot dari pettijohn (1975) atau dikenal juga dengan QFL plot (Quartz, Feldspar, Lithic fragment) dan lain sebagainya. komponen utama adalah tiga material kerangka penyusun batupasir berukuran pasir yaitu kuarsa, feldspar, dan fragmen batuan (Fragmen litik). banyak klasifikasi yang diutarakan oleh sedimentologis dan kesemuanya bervariasi modelnya tapi tetap saja tiga komponen tadi (QFL) merupakan unsur paling utama dalam klasifikasi manapun, pada toblerone plot nya pettijohn menambahkan unsur matrik agar klasifikasi lebih sistematis bukan terpaku hanya pada kompenen butiran kasar penyusun. Klasifikasi tersebut berupa pembagian nama-nama batupasir seperti quartz arenite, quartz wacke, feldspathic wacke, greywacke, lithic arenite, lithic wacke, dan lain sebagainya.

Gambar 5. Klasifikasi penamaan batupasir (Pettijohn)

Plot QFL diatas, fragmen penyusun utama pasir dalam klasifikasi ada tiga komponen yaitu kuarsa (Q), Feldspar (k-feldspar dan plagioklas yaitu F) dan fragmen batuan (lithic fragment L), bidang lateral yang membentuk tobleron adalah meningkatnya kandungan matrik dalam batuan, bila matrik kurang dari 15% maka batuan disebut batupasir arenite dan bila matrik barada pada kisaran 15%-75% dinamakan batupasir wacke (greywacke) bila lebih dari 75% disebut mudstone (bukan pasir lagi udah gak ada yang kasar. selanjutnya tiga komponen utama ini (QFL) menjadi panamaan bagian depan yang dipadankan dengan sifat kandungan matriknya tadi (arenite dan wacke) misalnya quartz arenite, quartz wacke, feldspahtic arente, dan sebagainya. kuarsa menjadi dominasi dalam penamaan (menjadi quarzt arenite or wacke) bila kandungannya terhadap komposisi batuan mencapai minimal 95%. kemudian feldpar dikatakan akan menjadi batupasir feldspathic (arenite atau wacke) bila kandungannya dalam fragmen mencapai minimal 25% dari total fragmen penyusun, begitu juga dengan fragmen litik (fragmen batuan) minimal harus 25% dari komposisi total fragmen penyusun. dan perbandingan antara feldspar dan fragmen litik bila komposisinya melimpah lihat yang dominan dengan batas perbandingan 50%.istilah arkose sering digunakan geologis untuk penamaan lain dari feldspathic arenite secara informal. istilah lainnya adalah greywacke merupakan istilah informal untuk batupasir feldspathic wacke. umumnya graywacke ini batupasir yang kaya matrik dengan komposisi apapun yang telah mengalami deep burial (pembebanan dan tertimbun dalam/sudah mengalami diagenesis), kaya klorit, berwarna abu abu gelap sampai hijau gelap, sangat kompak, dan sangat padat. meskipun istilah ini masih menjadi kontroversi, karena lebih baik menggunakan nama klasifikasi yang formal.

Gambar 6. Klasifikasi batupasir dari Dott (1964) yang dimodifikasi oleh Guilbert (1982)skema diatas hampir sama dengan klasifikasi pettijohn (1975) perbedaannya pada kadar persentase matrik pengisinya saja, di pettijohn matrik sampai 15% batupasirnya masih bisa dibilang arenite, tapi di Dott (1962 dalam Guilbert 1982) batupasir dikatakan arenite jika matriknya kurang dari 5%. untuk komposisi komponen QFL nya, kuarsa minimal 90% artinya yang lain (Feldspar dan Litik) minimal 10% untuk memenangkan nama feldspathic atau litik di depan.

Gambar 7. Klasifikasi Dott untuk sandstone bentuk lain dalam Raymon, 2002

Gambar 8. Klasifikasi Folk

pada klasifikasi folk dibedakan menjadi dua kelompok nama arkose dan arenit, dan quartzarenite. kelemahannya matriks diabaikan pada klasifikasi folk, tapi bukan berarti kadar matriks diabaikan dalam penjelasannya. kadar matrik digunakan untuk mengetahui kadar kematangan (maturitas) dari batupasir. Pada klasifikasi Folk ini semua yang berhubungan dengan feldspar (kaya feldspar) maka batuannya akan disebut arkose. sedangkan untuk rock fragmen (pengganti lithic fragment), akan jadi arenite dan turunannya. kadar persentase kuarsa yang cukup tinggi bila mencapai 75% dan kandungan fragmen lain (feldspar dan rock fragment) menurun maka batuannya diberi nama jadi sub, subarkose dan sublitharenite. untuk kadar kuarsa >95% dinamakan quartz arenite. Kemudian pemlotan dilakukan fokus pada tiga komponen tersebut jadi komponen lain diabaikan, hingga jumlah ketiganya 100% untuk diplot pada diagram. Sementara fragmen lain yang tidak dapat diplot dalam diagram (fosil, mineral berat) hanya dijadikan paramter pembanding untuk formasi batuan lain.

Gambar 8. Klasifikasi Folk (1974) dan Mc Bride (1963)

tingkat kematangan (maturitas) batuan diukur berdasarkan parameter kandungan matriknya bila matrik lebih dari 5% dengan tekstur terpilah buruk dan menyudut maka batuan tidak matang (immature), kemudian submature bila clay