BATUAN GUNUNGAPI SIBUAL BUALI, SUMATERA UTARA Sofyan PRIMULYANA, Oktory PRAMBADA
Sari
Gunungapi Sibualbuali bertipe stratovolkano, mempunyai produk letusannya berupa aliran lava dan endapan piroklastik. Keterdapatan kubah lava berkomposisi andesitik-dasitik disepanjang patahan Toru-Asik kemungkinan terjadi pada akhir Plistosen atau Holosen. Aktivitas saat ini berupa fumarola dan pemunculan beberapa mata air panas di sekitar tubuh gunungapi.
Gunungapi Sibualbuali termasuk kedalam afinitas magma seri Low K Series dan Kalk Alkalin dengan jenis batuan basalt, andesit basaltik, dan dasit. Diferensiasi ditandai dengan terselimutinya ortopiroksen oleh klinopiroksen, dan perubahan komposisi magma menjadi kekurangan air yang ditunjukan oleh hornblenda berstruktur rim margin atau diganti bagian luarnya oleh mineral bijih Fe, Mg, dan Fe-oksida pada proses pembentukan batuan gunung api di daerah penelitian yang mengidikasikan adanya supply magma baru berkomposisi lebih basa.
Kata kunci : Low K. Series, Kalk Alkaline, kristalisasi, kerak kontinen
PENDAHULUAN
Sibualbuali termasuk dalam gunungapi aktif Tipe B (Kusumadinata, 1982), karena sejak tahun 1600-an tidak ada catatan mengenai aktivitas erupsi. Gunungapi Sibualbuali merupakan bagian dari Pegunungan Barisan yang terbentang mulai dari utara hingga ke selatan Pulau Sumatera pada Peta Geologi Lembar Padangsidempuan dan Sibolga. Puncak tertinggi adalah kerucut Gunungapi Sibualbuali (1819 m) dan Gunungapi Lubukraya (1862 m). Bentuk tubuh Gunungapi Sibualbuali yang tidak beraturan dikontrol oleh keberadaan struktur sesar yang berarah relatif baratlaut-tenggara. Gunungapi Sibualbuali tersusun oleh aliran lava andesitis sampai dasitis. Berdasarkan pentarikan umur radiometrik menunjukkan bahwa umur batuan Gunungapi Sibualbuali pada umumnya berumur Holosen (J.A. Aspden, dkk.,1992).
Gunungapi Sibualbuali terbentuk akibat amblasan (graben) Sesar Sumatera yang berarah baratlaut-tenggara, sedikitnya terbentuk tiga kawah besar pada bagian puncak dan lerengnya, tetapi tampaknya struktur kawah tersebut
terbentuk akibat longsoran tubuhnya karena alterasi. Batuan pada tubuh gunungapi ini cukup kuat, sesar-sesar yang berkembang, dan didorong oleh erupsi efusif yang menghasilkan endapan debris avalanche ke arah baratlaut membentuk perbukitan kecil.
Sejarah erupsi gunungapi ini tidak tercatat dengan baik, tetapi tampaknya sepanjang kegiatan erupsinya didominasi oleh erupsi-erupsi efusif yang menghasilkan aliran lava yang membentuk kerucut pada tubuhnya. Beberapa erupsi eksplosif yang menghasilkan endapan aliran piroklastik masih dapat dikenali di lapangan, sedangkan endapan jatuhan piroklastik sudah tidak dapat dikenali lagi. Erosi yang cukup kuat pada tubuh gunungapi ini sebagai penyebabnya (Neumann van Padang, 1951).
Gunungapi Sibualbuali berada pada koordinat 1o 33’ 36” LU dan 99o 15’ 36” BT, dengan ketinggian ±1819 meter di atas permukaan laut, secara administratif termasuk ke dalam wilayah Kecamatan Sipirok, Kabupaten Tapanuli Selatan, Sumatera Utara (Gambar 1).
Gambar 1. Lokasi Gunungapi Sibualbuali
Petrologi dan Geokimia Batuan
Analisis Geokimia batuan diperlukan untuk mengetahui komposisi kimia pembentuk batuan, sehingga dari hasil analisis geokimia batuan didapatkan suatu skema perubahan komposisi batuan khususnya lava yang menunjukkan karakteristik komposisi magma suatu gunungapi dari periode pertama hingga
lava periode terakhir. Untuk keperluan analisis ini maka diambil sampel lava dari tiga periode batuan mulai dari yang tertua (QsbL1), pertengahan (QsbL15) dan termuda (QsbL 17) berdasarkan Peta Geologi Gunungapi Sibual Buali (Primulyana,S. dkk, 2011) yang dapat dilihat pada gambar 2 dan 3.
Gambar 2. Peta geologi gunungapi Sibual buali (Primulyana, S., dkk, 2011). 10 km
10 km 10 km
Gambar 3. Urutan Stratigrafi Gunungapi Sibualbuali
Lava Sibual Buali 1 (QsbL 1) mempunyai deskripsi megaskopis dengan warna abu-abu, andesitik, sangat keras, hipokristalin, afanitik, terlihat mineral piroksen, plagioklas, pirit, mineral bijih tertanam dalam masa dasar gelas vulkanik, dimensi singkapan 2 meter, permukaannya sebagian mengalamai ubahan yang kuat (gambar4 a).
Secara Mikroskopis aliran lava ini dicirikan oleh tekstur porfiritik, masa dasar afanitik, hipokristalin, hipidiomorf, anhedral-subhedral, telah mengalami alterasi intensitas lemah-sedang, fenokris terdiri dari plagioklas, piroksen, hornblend dan mineral opak. Plagioklas tidak berwarna; bentuk euhedral
subhedral; halus - sedang; kembar albit, albit-karlsbad, jenis andesine (An32), terubah menjadi karbonat. Piroxen agak lapuk, ukuran 0.1-0.6 mm, subhedral, sebagian tergantikan mineral karbonat dan klorit. Hornblende warna kecoklatan, berbentuk prismatik-subhedral, berukuran 0.5-125 mm, ada opaq rim, telah terkorosi mineral opak. Mineral Karbonat tidak berwarna sampai coklat terang,kristalin halus-sedang,relief bergelombang, membentuk relief, interferensi kuning terang, pleokroisme lemah, sebagai hasil ubahan dari plagioklas.Masadasar berupa mikrokristalin dan gelas. Mineral sekunder cukup banyak dan tersebar merata, terdiri atas oksida besi,kuarsa mikrokristalin,
klorit dan epidot setempat, serta karbonat kalsit anhedral. Dari petrogenesisnya disimpulkan bahwa batuan ini sudah mengalami ubahan
hidrotermal atau cairan sisa dari proses diferensiasi, sehingga ada dua generasi magma yang mempengaruhi (gambar 4 b).
a)
b)
Gambar 4. a). Singkapan batuan Aliran Lava Sibualbuali 1, Sayatan tipis Aliran Lava Sibualbuali 1 (LSbb 1) yang menunjukan jenis Lava Andesit.
Lava Sibual Buali 15 (QsbL 15) mempunyai deskripsi megaskopis dengan warna abu-abu putih, andesitik, sangat keras, hipokristalin, afanitik, struktur bended dan basaltik, terlihat mineral olivin, piroksen, plagioklas, kuarsa, klorit, yang tertanam dalam masa dasar gelas vulkanik, dimensi singkapan 3 meter (gambar 4 a).
Secara Mikroskopis aliran lava ini dicirikan oleh sayatan bertekstur porphyritik, hipidiomorfik, holokristalin, intergranular, bentuk kristal subhedral-anhedral, granular, ukuran sedang kasar, vesikuler, komposisi mineral terdiri dari plagioklas, hornblende, piroksen, biotit dan mineral opak yang tertanam dalam masadasar mikrokristalin dan gelas. Plagioklas agak lapuk ukuran 0.2-1.3 mm, subhedral, kembaran albit, calsbad, jenis andesin, sebagian tergantikan mineral karbonat. Piroxen agak lapuk, berukuran 0.2-1.35, prismatik, subhedral, setempat menunjukkan kembaran polisyntetik, (Augit, Diopsid). terubah menjadi klorit Hornblende berbentuk prismatik-subhedral, berukuran 0.25-0.6 mm,
ada opak rim, sebagian hadir berupa pseudomorf yang telah terubah menjadi edenit dan korosi mineral opak. Biotite Berwarna coklat kekuningan, interferensi coklat gelap, berukuran sedang, bentuk anhedral-euhedral, flaky, relief tinggi, ukuran 0.2-1.5mm, sebagian terubah menjadi karbonat. Mineral opak hitam, tidak tembus cahaya, bentuk kristalin halus, sebagian hadir sebagian hadir berupa mikrokristalin, diperkirakan jenis magnitite dan pirit. Mineral Karbonat berwarna kuning-coklat keruh, ukuran 0.01-0.5 mm, hadir hadir mengisi retakan halus dan sebagian menggantikan mineral piroksen dan plagioklas. Klorit berwarna hijau terang-putih abu pucat, pleokroisme lemah, berserabut halus, hadir sebagai hasil ubahan dari plagioklas dan piroksen. Mineral sekunder yang hadir berupa karbonat dan klorit. Dari petrogenesisnya disimpulkan bahwa satuan batuan ini merupakan hasil pembekuan lava dangkal yang telah memperlihatkan adanya ubahan secara hidrotermal dengan intensitas rendah-sedang (gambar 4 b).
(a) (b)
Gambar 4. a). Singkapan batuan Aliran Lava Sibualbuali 15, Sayatan tipis Aliran Lava Sibualbuali 15 (LSbL 9) yang menunjukan jenis Lava Andesit Piroxen.
Lava Sibual Buali 17 (QsbL 17) mempunyai deskripsi megaskopis dengan warna abu-kemerahan, sangat keras, andesitik, tekstur afanitik, masif-basaltik, holokristalin, struktur bended, terlihat mineral kuarsa, piroksen, plagioklas, pirit yang tertanam dalam masa dasar halus gelas vulkanik, sebagian teralterasi secara intensif (gambar 5 a).
Secara Mikroskopis aliran lava ini dicirikan oleh sayatan ubahan bertekstur porfiritik, hipidiomorfik, holokristalin, intergranular, bentuk kristal subhedral-anhedral, granular, ukuran sedang kasar, vesikuler, telah teralterasi, komposisi mineral terdiri dari plagioklas, hornblende, biotit, piroksen dan mineral opak yang tertanam dalam masadasar mikrokristalin dan gelas. Plagioklas agak lapuk ukuran 0.2-1.8 mm, subhedral,kembaran albit, calsbad, jenis andesin, sebagian tergantikan mineral karbonat. Piroxen agak lapuk, berukuran 0.5-1.25, prismatik, subhedral, setempat menunjukkan kembaran polisyntetik, (Augit, Diopsid), ukuran 0.1-12 mm, subhedral-anhedral. Hornblende berbentuk prismatik-subhedral, berukuran 0.2-1.40 mm, sebagian hadir berupa pseudomorf yang telah terubah menjadi edenit dan korosi mineral opak. Biotite berwarna coklat kekuningan, interferensi coklat gelap, berukuran sedang, bentuk anhedral-euhedral, flaky, relief tinggi, ukuran
0.2-1.5mm, sebagian terubah menjadi karbonat dan lempung klorit. Mineral bijih berwarna hitam, tidak tembus cahaya, bentuk kristalin halus, sebagian hadir sebagian hadir berupa mikrokristalin, diperkirakan jenis magnitite dan pirit. Karbonat tidak berwarna sampai coklat terang, kristalin halus-sedang, interferensi kuning terang, pleokroisme lemah, sebagai hasil ubahan dari plagioklas. Lempung kloritik berwarna abu-abu-hijau pucat, berserabut halus, pleokroisme lemah, sebagai hasil ubahan dari olivin. Kuarsa mikro berwarna terang/transparan, terdapat membentuk urat halus diantara fenokris, hadir sebagai kuarsa sekunder yang mengindikasikan adanya zona mineralisasi dan batas kontak. Mineral sekunder hadir cukup banyak dan tersebar merata, terdiri atas mineral lempung – serisit dan kadang-kadang menjadi lempung kloritik, oksida besi acak, kuarsa sekunder berupa mikrokristalin dan kristal sangat halus klorit dan epidot setempat, serta karbonat kalsit anhedral. Dari petrogenesisnya disimpulkan bahwa satuan batuan ini merupakan hasil pembekuan lava menengah, yang memperlihatkan adanya ubahan hidrotermal dengan intensitas rendah-sedang-kuat dan mengindikasikan batas kontak termal (gambar 5 b).
(a) (b)
Gambar 5. a). Singkapan batuan Aliran Lava Sibualbuali 17, Sayatan tipis Aliran Lava Sibualbuali 17 (LSbL 17) yang menunjukan jenis Lava Andesit .
Hasil analisis komposisi kimia dari 3 (tiga) buah sampel batuan/lava terpilih dari Gunungapi Sibualbuali disajikan pada tabel 1. Hasil analisis memperlihatkan nilai LoI (Loss on Ignition) atau hilang dibakar kurang dari 4%, mengindikasikan kondisi batuan masih
segar. SiO2 bervariasi antara 49,18-55,69%,
TiO2 antara 0,99-1,34%, Al2O3 antara
15,62-18,91%, Fe2O3 antara 4,95-11,84%, Na2O
antara 2,93-3,68%, K2O antara 0,54-2,37%,
CaO antara 4,52-9,28%, MgO antara 0,86-3,40%, P2O5 antara 0,23-0,29%.
Tabel 1. Hasil analisis kimia batuan G. Sibualbuali
Hasil ploting SiO2-K2O (Pecerillo dan
Taylor, 1975 dalam Rollinson, 1993) dan Total Alkali-Silika (TAS) (Le Bas dkk, 1986 dalam Rollinson, 1993) memperlihatkan bahwa batuan vulkanik Gunungapi Sibualbuali termasuk kedalam afinitas magma seri Low K Series dan Kalk Alkalin dengan jenis batuan basalt, andesit basaltik, dan dasit (gambar 6 dan 7). Pada
gambar dibawah setiap kode lokasi ditunjukkan oleh simbol berturut-turut, LV1 SBB ditunjukkan oleh simbol segiempat warna merah, LV15 SBB ditunjukkan oleh simbol bulat warna merah, LV17 SBB ditunjukkan oleh simbol segitiga warna merah.
KODE LOKASI LV 1 SBB LV 15 SBB LV 17 SBB Oksida SiO2 49,18 64,03 55,69 TiO2 1,19 0,99 1,34 Al2O3 18,91 15,62 17,12 Fe2O3 11,84 4,95 10,65 MnO 0,29 0,15 0,20 CaO 9,28 4,52 6,49 MgO 3,40 0,86 1,61 Na2O 2,93 3,68 3,27 K2O 0,54 2,37 1,53 P2O5 0,23 0,29 0,30 LoI 1,97 2,44 1,61 Total 99,76 99,90 99,81 Unsur minor Zn 129 71 125 Zr 135 358 235 Cu 65 27 678 As 147 Sr 523 365 439 V 324 174 313 Cr 87 51 34 Co 83 35 78 Cl 209 132 221 Ba 532 390 Rb 76 72 Ga 25 30 46 Y 39 40 42 Sc 41 SATUAN PPM SATUAN % BERAT
Gambar 6. Klasifikasi batuan vulkanik berdasarkan SiO2-K2O (Pecerillo dan Taylor, 1975 dalam Rollinson,
1993). Keterangan simbol: Kode lokasi LV1 SBB ditunjukkan oleh simbol segiempat warna merah, LV15 SBB ditunjukkan oleh simbol bulat warna merah, LV17 SBB ditunjukkan oleh simbol segitiga warna merah.
Gambar 7. Klasifikasi batuan vulkanik berdasarkan Total Alkali Silika (TAS) (Le Bas dkk, 1986 dalam Rollinson, 1993). Keterangan simbol: Kode lokasi LV1 SBB ditunjukkan oleh simbol segiempat warna merah, LV15 SBB ditunjukkan oleh simbol bulat warna merah, LV17 SBB ditunjukkan oleh simbol segitiga warna merah.
Variasi oksida-oksida dari unsur-unsur utama dengan SiO2 ditunjukkan pada Diagram
Harker (gambar 8). Proses ini kemungkinan menunjukkan fraksionasi kristalisasi pada magma kogenetis, maka oksida-oksida Al, Ti, Fe, Mg, dan Ca umumnya akan berkorelasi
negatif dengan SiO2. Sedangkan oksida-oksida
K, Na, P akan berkorelasi positif dengan SiO2.
Berdasarkan variasi diagram tersebut, maka batuan/lava Gunungapi Sibualbuali berasal dari magma kogenetis. 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 SiO2 (%) K2 O ( % )
Basalt BA Andesite Dacite
High-K calc-alkaline Calc-alkaline Low-K series 3 5 40 45 50 55 6 0 65 70 75 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Da cit e Andesi te Ba sal t ic Andesit e Ba sal t Pi cro B asal t T ra chy Basalt Basa lt ic T ra chy-andesit e T ra chy -ande si te Rhyol i te T ra chy te T rach ydac it e Pho nol it e T ephri Phonol i te Fo idi t e
Phon ote phrit e
T ephrit e Basa nit e SiO2 (N a 2 O+ K 2 O) -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Gambar 8. Diagram variasi TiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO, MgO, CaO, Na2O, dan P2O5 terhadap SiO2 (Harker,
1909 dalam Rollinson, 1993) pada batuan vulkanik G. Sibualbuali.
Pada Gambar 9 terlihat bahwa unsur-unsur kompatibel Cr dan Co memperlihatkan korelasi yang negatif dengan SiO2 dan
unsur-unsur inkompatibel Zr, Rb, dan Ba
memperlihatkan korelasi yang positif dengan SiO2. Hal ini mengindikasikan adanya
perubahan sifat magma yang berhubungan dengan proses fraksionasi kristalisasi.
0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 SiO2 (%) Ti O 2 ( % ) 10 13 16 19 22 25 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 SiO2 (%) Al 2 O 3 ( % ) 0 3 6 9 12 15 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 SiO2 (%) Fe 2 O 3 (% ) 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 SiO2 (%) Mn O ( % ) 0 3 6 9 12 15 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 SiO2 (%) Ca O 0 1 2 3 4 5 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 SiO2 (%) Mg O 0 1 2 3 4 5 6 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 SiO2 (%) Na 2 O ( % ) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 SiO2 (%) P2 O 5
Gambar 9. Komposisi unsur-unsur inkompatibel LILE (Sr, Rb, dan Ba) dan HFSE (Zr dan Y) pada batuan vulkanik Gunungapi Sibualbuali.
Pembahasan
Erupsi efusif pertama berkomposisi basalt, hal ini menunjukkan bahwa zona amblasan Sesar Sumatera di daerah ini cukup dalam sehingga magma basalt mengalir dari mantel bumi ke permukaan tanpa kontaminasi yang berarti. Erupsi-erupsi kemudian tampaknya sudah mulai adanya kontaminasi dengan batuan penutup sehingga menghasilkan lava-lava berkomposisi andesitik, bahkan beberapa erupsi menjelang akhir kegiatan lavanya berkomposisi dasitik. Walaupun demikian jejak erupsi eksplosif besar tidak tampak.
Dari pengamatan petrografi kadang terlihat orthopiroxen yang terselimuti oleh klinopiroksen. Hal ini menunjukkan bahwa
terjadi proses diferensiasi pada proses pembentukan batuan. Sering terlihat pula bahwa horblenda berstruktur rim margin atau penggantian bagian luar hornblende dengan mineral bijih Mg, Fe, dan Ti oksida yang menandakan bahwa komposisi magma menjadi kekurangan cairan tahap pembentukan hornblende. Penurunan kandungan MgO, FeO dan CaO dengan naiknya kandungan SiO2
menunjukkan unsur tersebut sangat diperlukan dalam pembentukan mineral klinopiroksen dan magnetit dalam fraksinasi kristalisasi magma seri calc alkaline.
Hasil analisis kimia menunjukkan TiO2 yang rendah atau kurang dari 1,5%
(Gill,1981 dalam Rollinson, 1993) merupakan ciri batuan pada zona penunjaman atau magma
20 40 60 80 100 46 51 56 61 66 SiO2 (%) Cr ( p p m ) 20 40 60 80 100 120 46 51 56 61 66 SiO2 (%) Co ( p p m ) 60 65 70 75 80 46 51 56 61 66 SiO2 (%) Rb ( p p m ) 100 200 300 400 500 46 51 56 61 66 SiO2 (%) Zr ( p p m ) 300 350 400 450 500 550 600 46 51 56 61 66 SiO2 (%) S r ( ppm ) 300 350 400 450 500 550 600 46 51 56 61 66 SiO2 (%) Ba ( p p m ) 30 35 40 45 50 55 60 45 50 55 60 65 70 75 SiO2 (%) Y (p p m ) 0 50 100 150 200 46 51 56 61 66 SiO2 (%) Zn ( ppm )
busur kepulauan. K2O umumnya lebih dari 1%
mengindikasikan adanya proses asimilasi atau anektesis dengan material kontinen atas. Tingginya Al2O3 (lebih dari 15%)
mengindikasikan adanya peleburan dari material kerak kontinen, Al2O3 nilainya
bervariasi dapat disebabkan oleh kondisi kristalisasi magma pada tekanan yang berbeda-beda (Gill,1981 dalam Rollinson, 1993). Pada cairan magma (silikat), di dalam sistem kesetimbangannya maka unsur-unsur minor yang bersifat kompatibel akan cenderung berada pada fasa padat, sedangkan unsur yang inkompatibel akan tetap berada pada fasa cair. Unsur-unsur kompatibel, seperti: Sc, Cr, Ni, Co biasanya menunjukkan korelasi negatif dengan SiO2, sedangkan unsur-unsur inkompatibel,
seperti: Ti, Zr, K, Cs, Rb, Sr, Ba, Pb akan berkorelasi positif dengan SiO2.
Kesimpulan
Diferensiasi magma G. Sibual-Buali ditandai dengan terselimutinya ortopiroksen oleh klinopiroksen, dan perubahan komposisi magma menjadi kekurangan air yang ditunjukan oleh hornblenda berstruktur rim margin atau diganti bagian luarnya oleh mineral bijih Fe, Mg, dan Fe-oksida dilihat dari petrografi pada proses pembentukan batuan gunung api di daerah penelitian yang menunjukkan supply magma baru berkomposisi lebih basa.
Hasil analisis petrokimia menunjukkan bahwa batuan vulkanik G. Sibualbuali termasuk kedalam afinitas magma seri Low K Series dan Kalk Alkalin dengan jenis batuan basalt, andesit basaltik, dan dasit mempunyai SiO2 bervariasi
antara 49,18-64,03% dan alkali total (Na2O+K2O) antara 3,47% dan 6,05%. Hasil
analisis petrokimia memperlihatkan bahwa batuan/lava G. Sibualbuali berasal dari magma kogenetis mengindikasikan adanya perubahan sifat magma yang berhubungan dengan proses fraksionasi kristalisasi.
DAFTAR PUSTAKA
Gill, Rrollinson., 1996, “Chemical Fundamentals of Geology”, Second Edition, Chapman & Hall, London, UK.
Padang, N. Van, 1951, Catalogue of the Active Volcanoes of the World including Solfatara Fields, Part I, Indonesia, UNESCO - International Volcanological Association, Italy.
Primulyana, S.,2011. Laporan Pemetaan Geologi Gunungapi Sibual Buali, Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi.
Santoso, M. S., 1992, Berita Berkala Vulkanologi, G. Sibualbuali (B), Direktorat Vulkanologi, Direktorat Jenderal Geologi dan Sumberdaya Mineral.
van Padang, N., 1951. Catalogue of The Active Volcanoes of The World Including Solfatara Fields. Part I – Indonesia.
