NAMA : PRADIPTA GORA KUSUMA
NIM : 252568/TK/32937
BUKU : 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 dominan atas unsur silika .Secara fisik, batuan ini sangat keras, kompak, berbutir halus.Komposisi utamanya umumnya tersusun atas mineral silika dan didominasi oleh Kuarsa,Kalsedon dan Opal .Terdapat juga butiran silisiklastik dan mineral diagenetik.Salah satu contoh batuan sedimen silikaan adalah Chert.Batuan tersebut sangat melimpah saat Jurasic sampai Neogen.Saat Devon dan Karboniferus,Chert cukup melimpah tetapi kurang melimpah saat Silur dan Cambrian.Chert mempunyai banyak kegunaan dalam berbagai segi kehidupan meliputi segi ilmiah,ekonomi dan biologi.Batuan sedimen ini menyimpan informasi yang sangat berharga dalam sejarah dalam Bumi meliputi paleogeografi,pola siklus paleoseanografi, dan lempeng tektonik.Dari segi ekonomi,silikon dari Chert dapat digunakan sebagai semikonduktor dalam industry computer serta sebagai produk rumah tangga seprti gelas,briket api dan lain-lain. Asosiasi batuan ini dengan endapan atau cebakan mineral ekonomis sangat memberi segi positif dalam hal ekonomi khususnya bahan tambang metal seperti Uranium, Mangan dan endapan fosforit serta akumulasi minyak.
Umumnya,komposisi mineral Chert adalah kuarsa mikrokristalin diikuti Kalsedon atau Opal.Tipe teksturnya dibagi 3 jenis.Pertama mikrokuarsa granular yang merupakan susunan butiran kuarsa equidimensi dengan ukuran butir rata-rata 8-10 mikron .Kedua yaitu chalcedony atau fibrous silika yang merupakan susunan silika yang membentuk ikatan benang radiate yang memancar dari pusat dengan kristal tipis sepanjang 0.1 mm.Ketiga adalah megakuarsa yang merupakan susunan butiran kuarsa berukuran equidimensi berukuran lebih dari 20 mikron.
Gambar 7.7 menunjukkan tekstur mikrokuarsa dan megakuarsa.Secara umum, batuan sedimen silikaan tersusun atas silika yang berasal dari test skeletal organisme silikaan yang sudah mati .Silika yang menyusun cangkang merupakan jenis silika amorf atau Opal yang biasa disebut Opal – A .Sehingga Opal-A sangat sering ditemui dalam berbagai jenis Chert.
Berdasarkan komposisi kimianya, Chert didominasi oleh senyawa SiO2. Alumunium merupakan elemen terbesar kedua yang menyusun Chert dengan kelimpahan yang melimpah kemudian diikuti oleh keberadaan Fe dan Mg atau disertai 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 elemen langka Serium (Ce),Europium(Eu),dan Lanthanum (La) dalam jumlah kecil terdapat dalam Chert yang kadang mengalami pengotoran seperti autigenit hematite dan pyrite , mineral silisiklastik detrititus dan partikel pyroklastik. Berdasarkan unsur kimianya, khususnya silika, Chert dibagi menjadi beberapa macam.
Gambar7.7 Chert (mikrokuarsa) dalam kenampakan nikol bersilang,tekstur halus , hampir equigranular dan terpotong urat megakuarsa besar. Macam Chert
Penggolongan Chert secara fisik didasarkan atas variasi warna , adanya inklusi dan tekstur.Flint adalah sebutan Chert nodule yang terbentuk dalam Calks Cretaceous.Jasper adalah Chert merah karena pengotoran mineral dari hematite.Jika terdapat Jasper yang berselingan dengan hematite ,maka biasa disebut Jaspilite.Novaculite juga merupakan Chert yang kompak,berbutir halus,bertekstur rata atau halus .Batuan ini terbentuk saat pertengahan Paleozoik.Sedangkan Porcelanite adalah batuan sedimen silikaan yang berbutir halus dengan tekstur dan pecahan yang menyerupai lapisan kaca porselen.Siliceous sinter adalah Chert yang porous dengan densitas rendah,berwarna cerah dan diendapkan oleh air atau mata air panas atau geyser.Selain Chert , batuan sedimen silikaan bisa mengandung lempung detritritral atau micrite.Adanya pengotoran oleh material lain tersebut membuat variasi pada batu sedimen seperti disebut adanya batu serpih silikaan atau batugamping silikaan.
Penggolongan Chert berdasarkan atas morfologinya menjadikan Chert atas 2 jenis yaitu Chert berlapis dan Chert nodule.Chert yang berlapis dibagi lagi menjadi 4 jenis berdasar komposisinya.
Chert berlapis
Chert berlapis disebut juga ribbon chert .Secara fisik,batuan ini terdiri dari lapisan Chert hampir murni .Chert berlapis umumnya tak mempunyai struktur sedimen walaupun kadang ditemukan struktur sedimen gradasi,silang siur,ripple marks,dan sole mark yang menandakan transport mekanik saat pengendapan.Tebalnya bervariasi,pada lapisan tipis mencapai ukuran millimeter (gambar 7.8).Bentuk perlapisan bisa seragam atau datar .Asosiasi Chert umumnya dengan batuan
vulkanik bawah laut,batugamping pelagik dan turbidit silisiklastik dan turbidit karbonat.
Berdasarkan kelimpahan komponen organik silikaan,Chert berlapis dibagi 4 jenis yaitu : (1) endapan diatomae-an , (2) endapan radiolarian, (3) endapan spikula silikaan , (4) perlapisan Chert yang mengandung sedikit atau sama sekali sisa skeleton silikaan.
Endapan Diatomae-an
Endapan Diatomae-an dibagi 2 yaitu diatomite dan Chert diatomae-an.Diatomite merupakan batuan sedimen silikaan berwarna cerah ,lunak,rapuh.Secara komposisi,mineral penyusunnya didominasi atas opaline atau Opal-A.Senyawa ini dihasilkan dari cangkang diatomae atau alga aquatic uniseluler.(Gambar 7.9).Dari segi lingkungan pembentukannya,endapan diatomae-an dibagi 2 yaitu Diatomite laut dan diatomite lakustrin (danau).Diatomae laut berasosiasi dengan batupasir,tufa vulkanik,batulempung atau batuserpih lempung , batugamping lempungan atau marl atau napal dan gypsum yang jarang ditemui.Diatomae lakustrin berasosiasi dengan batuan vulkanik.Chert diatomae-an merupakan Chert yang tersusun atas lapisan dan lensa diatomite yang mempunyai semen yang selanjutnya mengeraskan Chert.
Gambar 7.8
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 yang mempunyai rangka skeletal dari Opal.Endapan tersebut dibagi menjadi 2 macam yaitu radiolarite dan chert radiolarian.Radiolarite bersifat sangat keras,berbutir halus,memiliki kenampakan seperti ooze radiolarian yang telah disepuh oleh ooze radiolarian.
Chert Radiolarian merupakan Chert yang mempunyai perlapisan dan merupakan radiolarite mikrokristaline. Chert tersebut bertekstur pinch dan swell, dikenal dengan ribbon chert.Semen dan masa dasarnya telah mengalami perkembangan yang baik.Chert radiolarian diendapkan di laut dalam,dibuktikan oleh adanya asosiasinya dengan batupasir turbidite.Batuan ini juga berasosiasi dengan tuff,batuan vulkanik mafik seperti basalt,batugamping pelagic.Beberapa chert kadang berasosiasi dengan batugamping micrite.
Spicularite atau spiculite merupakan batuan sedimen silikaan yang tersusun atas spikula silica dari organism invertebrate umumnya sponge yang tersemen secara lepas (lihat gambar 7.9).Spicularite dibedakan dari chert spicular dari segi sementasinya dimana sementasi chert spikular sangat keras sedangkan Spicularite bersifat agak lepas.Lingkungan pembentukan Chert Spikular adalah di laut.Batuan ini berasosiasi dengan batupasir glaukonit,serpih hitam,dolomite,argillaceous limestone dan fosforit.Batuan tersebut tak berasosiasi dengan batuan vulkanik dan kemungkinan dideposisikan umumnya dalam lingkungan air yang dangkal dengan kedalaman 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
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 SiO2suhu 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
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
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 ditunjukkan oleh perpindahan silika dari air laut dengan cara sekresi oleh organisme untuk membangun skelet sejak Paleozoik awal.Radiolaria,diatomae, dan silicofagellate merupakan planktonik yang sangat melimpah saat Fanerozoik yang mempunyai skelet dari silika jenis Opal A .Mereka membawa silika ke dalam laut melalui proses eksogenik dan proses lain. Diatomae sangat berperan dalam ekstraksi dari air lautWaktu yang diperluka silika dalam larut di laut berkisar antara 200 sampai 300 tahun dan merupakan waktu yang sangat pendek dalam waktu Geologi .
Box 7.1 Pembentukan Chert Biogenik
Mekanisme yang menyebabkan test Opaline organisme silikaan terubah menjadi Chert digambarkan dalam gambar 7.1.1. Pertama,organisme dengan cangkang silikaan akan mensekresikan silika .Di saat yang sama,terjadi korosi pada rangka Opal A di laut yang tersaturasi sangat tinggi.Dinding sel terlindungi oleh system kimiafisika seperti ion logam yang melindungi organism tersebut.Setelah organisme itu mati,semua organ akan hancur dan terlarut dalam air .Akumulasi silika akan besar ditempat organisme tersebut tumbuh dan berkembang biak.Besarnya kandungan silika akan memperlambat kecepatan test tersebut untuk larut ke dalam air.Beberapa skelet silikaan akan terhindar dari pelarutan silika sehingga skelet teronggok sebagai ooze silikaan (sedimen yang mengandung 30 % silika skelet dan umumnya lebih dari 60 %) dalam lantai samudra.Kemudian terjadi penguburan oleh sedimen.Setelah terkubur dalam sedimen,skelet Opaline tersebut akan mengalami solusi.Penguburan oleh sedimen menyebabkan silika terlarut akan terjebak dalam pori-pori sedimen dan tak akan kembali lagi dalam laut terbuka yang menyebabkan air akan menjadi lebih jenuh akan silika seiring dengan presipitasi Chert.
Diagram skematik yang menunjukkan fase umum silika dan kemungkinan transformasi diagenetiknya.Dimensi vertikal menerangkan suhu yang sebanding dengan kekuatan penguburan sedimen dan berbanding terbalik dengan porositas serta permeabilitas.Dimensi horizontal menggambarkan kedalaman kualitatif dengan pengaruh lingkungannya.Secara umum,semakin ke kiri/dalam,maka akan ditemui Siliceous Ooze dan semakin ke kanan akan ditemui chert epikontinen.Pada jalur A,terlihat perubahan dari endapan silika dari organisme silikaan menjadi Opal Ct kemudian menjadi mikrokuarsa melalui solusi dan represipitasi.Bagan C menunjukkan diagentik chert menjadi kuarsa pada kedalaman dangkal dan bagan B menunjukkan kemungkinan perubahan silika/Opal A menjadi kuarsa melalui tahap intermediet antara A dan C.Megakuarsa terbentuk karena rekristalisasi metamorfik mikrokuarsa karena pertumbuhan langsung pada fase penguburannya oleh sedimen.Fibrous silika berkembang juga dalam rekahan dan vug .(After Knauth,L.P.,1994,Petrogenesis of chert,dalan Heaney,P.J.,C.T.Prewitt,dan G.V. Gibbs (eds.),silica:Physical behavior,geochemistry and material applications:Mineralogical Society of America Reviewsnin Mineralogy,v.29,gambar 4 hal.239)
Opal A akan berubah menjadi Chert melewati masa perubahan menjadi Opal CT dalam fase intermediet (gambar 7.1.1) . Fase silika pada Opal CT ini terdiri dari kristobalit temperature rendah.Kristobalit dan Tridmit merupakan varian kuarsa metastabil yang teralterasi menjadi kuarsa.Opal CT akan terdapat di rongga sedimen kosong yang sering disebut sebagai lepisphere (agregat mikrokristalin dengan benuk kristal yang menyerupai pisau atau juga bisa berbentuk seperti nonsphaerulitic blade,rim semen dan overgrowths dan semen massif).Transformasi Opal A ke Opal C meliputi proses solusi dan represipitasi.Sedangkan pelarutan Opal A membentuk silika kaya akan air dari presipitasi Opal CT.Sebaliknya,Opal CT akan terubah menjadi mikrokuarsa juga disebabkan oleh solusi dan
represipitasi.Akhirnya mikrokuarsa akan terubah menjadi megakuarsa karena suhu yang berubah saaat penimbunan oleh sedimen seperti mekanisme matamorfosa.Kemudian,megakuarsa atau fibrous kuarsa akan terbentuk pada suhu rendah dalam jumlah yang kecil.Dalam pembentukannya, evolusi diagenesis silika dikontrol beberapa faktor seperti suhu,kecepatan dan tekanan. Suhu akan menaikkan transformasi dimana kecepatan transformasi sebanding dengan kecepatan sedimentasi,penimbunakan dan gradient geothermal.Selain itu,terdapat juga hubungan anyata volume dan kecepatan transformasi yaitu peningkatan volume partikel silika permukaan berbanding terbalik dengan ukuran partikelnya dan berbanding lurus dengan kelarutan Opal dan kecepatan transformasi.Bukti menunjukkan bahwa transformasi terjadi pada kedalaman sedimen terpendam yang dangkal dengan suhu rendah.
Pembentukan Chert nonfossiliferous
Pembentukan chert ini kurang banyak diketahui kerena minimnya data dan penyelidikan.Penyelidikan tentang presipitasi inorganik dari silika amorf menghasilkan data yang menunjukkan tak ada persamaan yang ditemukan di lingkungan laut yang dapat membantu menjelaskan keberadaan endapan chert nonfossilferous berlapis.Sedikitnya kandungan radiolarian dan sponge spikula dalam chert berasal dari ooze silikaan yang sepenuhnya terkristalisasi dan terlarutkan sehingga meninggalkan sisa silica organic.Terdapat beberapa hipotesa tentang diagenesis batuan ini yang disampaikan oleh ebberapa tokoh.Murray,Jones dan Brink menyimpulkan bahwa perlapisan chert-serpih terbentuk dari proses diagenetik.Sedangkan menurut Sam Bogs,pembentukannya dimulai dari migrasi silika biogenik larutan dalam serpih keluar serpih dan terpresipitasi membentuk chert berlapis.Hipotesa lain menyatakan bahwa chert nonfossilferous terjadi di darah yang berasosiasi dengan panas bumi dimana larutan yang kaya silica geothermal bereaksi dengan sedimen membentuk Opal A.Kemungkinan yang lain menyatakan bahwa reaksi silika dengan asam membuat kandungan organisme seolah-olah menjadi tak ada karena larutnya cangkang organism karena konsentrasi asam yang sangat tinggi tersebut.
Chert berlapis PreCambrian
Chert berlapis juga banyak ditemui saat zaman PreCambrian. Pengendapan terjadi secara inorganic seperti gambar 7.1.1 .Sumber material pembentuk batuan ini kurang begitu banyak data pendukung yang ada sehingga masih menjadi sesuatu yang perlu diselidiki lebih lanjut.Asosiasi batuan ini umumnya dengan karbonat stromatolitik, formasi besi, Archean greenstone dan silisik vukanik.
Nodular dan Chert yang terpindahkan
Chert dapat terbentuk dalam bentuk nodul kecil,lensa tipis atau perlapisan yang tak diskontinu (gambar 7.1.1.).Chert nodular biasa ditemukan dalam batugamping yang terbentuk di laut dangkal,batuan sedimen silisiklastik dan evaporit seperti serpih.Batuan ini mempunyai tekstur seperti relict texture.Tekstur tersebut menunjukkan bahwa pembentukan batuan tersebut oleh proses diagenetik.Struktur yang dimiliki batuan ini bisa bermacam-macam seperti burrow yang menunjukkan baha batuan ini terpindahkan dan terbentuk dalam laut terbuka dimana mereka
menggantikan karbonat dan lempungKomposisi batuan ini secara umum terdiri dari silika yang dihasilkan pada laut dalam yang dilapisi oleh larutan organisme silikaan khususnya diatomae.Silika hadir dalam solusi sponge spikula atau dalam bentuk lain Opal A dalam sedimen.Solusi Opal CT dan kuarsa tersebut menjenuhkan air laut.Dalam hal ini,transformasi Opal A ke kuarsa tak membutuhkan fase intermediet yang ditandai dengan adanya Opal Ct .Hal tersebut digambarkan pada gambar C 7.1.1 .Pandangan lain menyebutkan bahwa terdapat peran kondisi geokoimia yang mempengaruhi pembentukan chert yang terpindahkan dan mekanisme pemindahannya.
