STUDI PENDAHULUAN BATUAN GRANITOID DI DAERAH SIBOLGA DAN SEKITARNYA, PROVINSI SUMATERA UTARA
Kardo Polarman Rajoki Silitonga1*
Nugroho Imam Setiawan2
1*Program Studi S1 Departemen Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada 2Program Studi S1 Departemen Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada
*corresponding author: kardopolarman16@gmail.com ABSTRAK
Kehadiran granitoid di Daerah Sibolga, Sumatera Utara memiliki peranan penting untuk mengetahui sejarah magmatisme, proses-proses geologi masa lampau, dan implikasinya terhadap kondisi geologi saat ini. Batolit granitoid di Daerah Sibolga ini merupakan bagian dari provinsi granitoid Sabuk Barat Pulau Sumatera. Daerah penelitian terletak di sekitar Kota Sibolga dan Kabupaten Tapanuli Tengah, Sumatera Utara yang memiliki luas 2 x 2 km2.
Pengamatan geologi dan pengambilan sampel batuan dilakukan dengan metodespot sampling
dari penyebaran granitoid yang tersingkap di daerah penelitian. Sebanyak 13 sampel batuan diperoleh dari lokasi penelitian yang kemudian dianalisis petrografi. Batuan granitoid di daerah penelitian dibagi menjadi 4 tipe yaitu alkali-feldspar granite, syeno-granite, alkali feldspar quartz syenite dan gabbro. Alkali-feldspar granite, syeno-granite, alkali feldspar quartz syeniteumumnya berwarna kemerah-merahan dengan ukuran kristal > 1–9 mm dengan tekstur holokristalin, faneritik dan hipidiomorfik granular. Mineral utama yang dijumpai pada batuan ini adalah ortoklas, kuarsa, plagioklas dan biotit dengan mineral aksesori berupa muskovit, serta mineral sekunder yaitu mineral sulfida dan klorit. Gabbro berwarna abu-abu gelap dengan ukuran kristal < 1 - 2 mm memiliki tekstur holokristalin, porfiritik dan hipidiomorfik granular. Pengamatan lapangan memperlihatkan bahwa gabro dijumpai sebagai tubuh intrusi dan menjadi xenoliths pada batuan granitoid yang lain. Berbagai jenis batuan granitoid yang dijumpai di lapangan menandakan adanya proses magmatisme yang berbeda-beda dan/atau diferensiasi magma lanjut. Intrusi dan struktur geologi yang berkembang juga menyebabkan terjadinya alterasi batuan pada tubuh batuan granitoid.
Kata kunci:granitoid, petrografi, magmatisme, Sibolga 1. Pendahuluan
Granitoid di Pulau Sumatera dibedakan menjadi 2 provinsi yaitu sabuk granitoid barat (western belt) dan sabuk granitoid tengah (main range granite) (Cobbing,2005) (Gambar 1). Batuan granitoid pada sabuk barat terdiri dari granitoid tipe-I dan dibatasi Bukit Barisan. Sabuk granitoid tengah (main range granite) tersusun atas granitoid tipe-S dengan sedikit granitoid tipe-I dan memiliki karakteristik mineralisasi timah (Cobbing,2005). Batuan tertua di Sumatera adalah formasi Kluet dan Alas (Aspden, dkk.,1982). Pulau Sumatera terbentuk oleh kolisi dan suturing dari mikrokontinen selama Paleozoik dan Mesozoik (Barber dan Crow, 2005). Granitoid Sumatera terbentuk dalam dua siklus geologi. Siklus pertama adalah pada saat siklus subduksi Carboniferous-Permian oleh lantai samudera Paleo-Thetys dan kolisi lempeng benua Sibumasu dengan amalgamasi blok East Malay-Indocina. Siklus pembentukan granitoid kedua adalah berasosiasi dengan busur vulkanik pada akhir Triassic -awal Jurassic sepanjang batas Sundaland, yang mana ini merupakan sabuk tengah (main range belt) (Hutchison, 1994, 2014; Schwartz et dkk., 1995; Cobbing, 2005 dalam Setiawan, dkk., 2017). Daerah Sibolga, Sumatera Utara memiliki batuan granitoid yang memiliki peranan penting untuk mengetahui sejarah magmatisme, proses-proses geologi masa lampau, dan implikasinya terhadap kondisi geologi saat ini. Batolit granitoid di Daerah Sibolga ini merupakan bagian dari provinsi granitoid Sabuk Barat Pulau Sumatera. Lokasi penelitian terletak di Kelurahan Angin Nauli, Kecamatan Sibolga Utara, Kota Sibolga dan Desa Bonan
Dolok, Kecamatan Sitahuis, Kabupaten Tapanuli Tengah, Sumatera Utara yang memiliki luas 2 x 2 km2dan dengan koordinat antara 477065- 476976; 194939-193895 (UTM-49).
1.1 Geologi Regional
Geologi daerah Sibolga terdiri dari batolit yang disebut sebagai Komplek Granit Sibolga dan memiliki beberapa fase intrusif dari Permian hingga Trias (Aspen, dkk.,1982). Batuan dasar di Sibolga merupakan batuan metasedimen yang terdiri darimetagreywackeKarbon dan batuan turbidit Formasi Kluet (Aspen, dkk., 1982; Barber & Crow, 2005). Formasi Kluet merupakan formasi yang sebanding dengan Formasi Bohorok dan diperkirakan mengalami pengendapan hasil aliran massa atau arus yang keruh pada sekitar lereng benua selama Karbon akhir hingga Permian Awal (Aspen, dkk., 1982).
Batuan granitoid tersebar luas di wilayah sekitar Sibolga, tetapi sebagian besar sudah mengalami pelapukan dan tertutup oleh lapisan tanah yang sangat tebal. Umur batuan granitoid di Sibolga ditentukan dengan penanggalan Sr-Rb dan K-Ar. Batuan Granitoid nmenghasilkan rentang umur 264-75 Ma (Cobbing, 2005). Sedangkan Aspend, dkk. (1982) menunjukkan bahwa umur biotit K-Ar berkisar dari 264-211Ma.
2. Metode Penelitian
Penelitian dilakukan dengan studi literatur dari peneliti-peneliti terdahulu dan pengambilan sampel dari singkapan batuan yang ditemukan di lapangan. Pengamatan geologi dan pengambilan sampel batuan dilakukan dengan metode spot sampling dari penyebaran granitoid yang tersingkap di daerah Sibolga dan sekitarnya (Gambar 2). Sebanyak 13 sampel batuan diperoleh dari lokasi penelitian. Sampel yang dikoleksi merupakan sampel dengan kondisi terbaik yang tidak mengalami pelapukan. Terdapat 13 sampel yang diambil dari 2 lokasi yang berbeda yaitu 8 sampel dari Desa Bonan Dolok dan 5 sampel dari Sibolga Julu.
Sampel yang telah diperoleh kemudian dilakukan pengamatan petrografi dengan mikroskop polarisasi untuk mengetahui komposisi, tekstur dan struktur batuan. Preperasi sayatan batuan dilakukan di Laboratorium Pusat Geologi Departemen Teknik Geologi Fakultas Teknik UGM. Sedangkan pengamatan petrografi dilakukan di Laboratorium Geologi Optik Departemen Teknik Geologi UGM. Pengamatan tersebut berguna untuk memahami petrogenesa batuan yaitu sumber magmatik, tingkat diferensiasi, kristalisasi fraksional dan tipe batuan beku. Tipe batuan beku dibedakan berdasarkan komposisi mineral dengan menggunakan standar IUGS.
3. Data
3.1Observasi Lapangan
Singkapan batuan yang dijumpai umumnya berada pada tebing-tebing sungai dan bukit (Gambar 3). Batuan yang dijumpai di lapangan dapat dibedakan menjadi syeno-granite
(Gambar 3a), alkali-feldspar granite (Gambar 3b dan d), dan alkali feldspar quartz syenite
(Gambar 3e) yang umumnya berwarna kemerah-merahan dengan ukuran kristal >1 – 9 mm dengan, struktur massif, tekstur holokristalin, faneritik dan hipidiomorfik granular. Mineral utama yang dijumpai pada batuan ini adalah ortoklas, kuarsa, plagioklas dan biotit dengan mineral aksesori berupa muskovit, serta mineral sekunder yaitu mineral sulfida dan klorit.
Gabbro (Gambar 3c) berwarna abu-abu gelap dengan ukuran kristal < 1 - 2 mm memiliki tekstur holokristalin, faneritik dan hipidiomorfik granular. Pengamatan lapangan memperlihatkan bahwa gabro dijumpai sebagai tubuh intrusi dan menjadi xenoliths pada batuan granitoid yang lain.
Analisis dilakukan dengan mikroskop polarisasi dan hasil pengamatan disajikan pada Tabel 1. Secara mikroskopis sayatan tipis batuan syeno-granite mempunyai tekstur faneritik, ukuran kristal 1–8 mm, holokristalin, bentuk dan hubungan antar kristal subhedral, hipidiomorfik granular, komposisi mineral primer terdiri dari alkali feldspar (35–51%), kuarsa (27–53%), plagioklas (6–9%), biotit (6–11%), hornblende (2%), muskovit (3%), dan mineral sekunder klorit (1–2%) dan mineral opak (2–3%). Sampel batuan diklasifikasikan menjadi
syeno-granite yang terdiri dari 6 sampel yaitu BD0101, BD06, SJ08, SJ9, SJ10, dan SJ12 (Gambar 4a).
Alkali-feldspar granite memiliki tekstur faneritik, dengan ukuran kristal 1–5 mm, holokristalin, bentuk dan hubungan antar kristal subhedral-euhedral, hipidiomorfik granular, komposisi mineral primer terdiri dari alkali feldspar (54-68%), kuarsa (20-27%), plagioklas (1-5%), biotit (3-16%), dan mineral sekunder berupa klorit (1-2%) dan mineral opak (2-8%). Sampel batuan diklasifikasikan menjadi alkali-feldspar granite yang terdiri dari 5 sampel yaitu BD0102, BD02, BD03, BD04 dan BD07 (Gambar 4b).
Alkali feldspar quartz syenite memiliki tekstur faneritik, ukuran kristal 1–9 mm, holokristalin, bentuk dan hubungan antar kristal subhedral-anhedral, hipidiomorfik granular, komposisi mineral primer terdiri dari alkali feldspar (72%), kuarsa (14%), biotit (12%), dan mineral opak (2%). Sampel batuan diklasifikasikan menjadi syeno-granite yang terdiri dari 1 sampel yaitu SJ11 (Gambar 4d).
Gabro mempunyai tekstur porfiritik, tersusun oleh fenokris dengan ukuran kristal 1–2 mm, holokristalin, bentuk dan hubungan antar kristal subhedral, dengan tekstur secara umum hipidiomorfik granular, komposisi mineral primer terdiri dari kuarsa (5%), plagioklas (49%), piroksen (26%), biotit (4%), hornblende (5%), dan mineral sekunder berupa klorit (3%) dan mineral opak (8%). Sampel batuan diklasifikasikan menjadi Gabro yang terdiri dari 1 sampel yaitu BD05 (Gambar 4c).
4. Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan observasi lapangan secara megaskopis terdapat empat jenis batuan beku plutonik yang berbeda di lokasi penelitian, kemudian dari analisis petrografi komposisi mineral penyusun batuan dapat diketahui dengan lebih detail sehingga dapat ditentukan penamaan petrografis batuan dan untuk interpretasi petrogenesa batuan. Seperti batuan beku lainnya, komposisi kimia batuan granitoid dipengaruhi oleh komposisi kimia magma asal, tekanan, temperatur, derajat pelelehan sebagian, serta proses alamiah dan proses lanjutan yaitu asimilasi dan diferensiasi.
Alkali-feldspar granite tersebar pada bagian timur laut daerah penelitian, syenogranite
tersebar pada bagian tenggara lokasi penelitian sedangkanalkali feldspar quartz syenitehadir di bagian barat daya daerah penelitian (Gambar 2). Pengamatan sayatan tipis menunjukkan bahwa ketiga batuan tersebut memiliki tekstur faneritik dengan kandungan alkali feldspar dan kuarsa yang melimpah. Ukuran mineral yang relatif besar (1-9 mm) menandakan bahwa batuan-batuan tersebut merupakan hasil pembekuan magma yang sangat lambat. Selain itu tekstur hipidiomorfik granular dapat menunjukkan hubungan antara kristal yaitu mineral yang baru terbentuk akan mempengaruhi mineral yang sudah terbentuk sebelumnya. Komposisi mineral yang terkandung di dalam batuan menunjukkan bahwa magma induk memiliki sifat asam. Magma sumber batuan granitoid umumnya mengandung plagioklas, alkali feldspar dan kuarsa, kemudian mengalami evolusi pada saat terjadi proses pendinginan. Kuarsa dan alkali feldspar yang menunjukkan batas butir tidak teratur, mengindikasikan bahwa mineral tersebut sudah mengalami kristalisasi bersamaan setelah fase sebelumnya untuk menuju tahap akhir.
Gabro menunjukkan tekstur porfiritik dengan ukuran fenokris berkisar 1–2 mm. Batuan ini memiliki komposisi plagioklas dan piroksen yang berlimpah dengan tekstur hipidiomorfik granular yang diinterpretasikan terbentuk sebagai intrusi yang lebih dangkal. Magma dapat
memiliki afinitas yang sama seperti batuan plutonik asam lainnya apabila telah mengalami evolusi menjadi lebih basa atau dapat juga berasal dari magma yang berbeda. Hal ini harus dibuktikan dengan analisis geokimia. Selain ditemukan sebagai suatu tubuh intrusi, batuan ini juga dijumpai sebagai xenolith yang sering diamati pada batuan intrusif lainnya. Xenolith ini umumnya diasumsikan sebagai bagian dari fragmen batuan dinding yang masuk ke dalam magma saat mengintrusi. Kehadiran xenolith mengindikasikan bahwa lokasi penelitian memiliki fase magmatik yang berbeda dan/atau diferensiasi magma lanjut. Selain itu, batuan yang ada di daerah penelitian juga telah banyak mengalami pelapukan dan alterasi yang diperkirakan akibat keberadaan struktur geologi dan proses hidrothermal.
5. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa di lokasi penelitian dijumpai empat jenis batuan beku plutonik yaitu alkali-feldspar granite, syeno-granite, alkali feldspar quartz syenite dangabbro.Karakteristik magma asal yang dijumpai di daerah penelitian diperkirakan memiliki fase magmatik yang berbeda dan/atau terjadinya proses diferensiasi magma, hal ini ditunjukkan oleh komposisi mineral yang berbeda pula pada sampel batuan yang dianalisis. Penelitian ini merupakan studi awal dari batuan granitoid yang berada di Sibolga dan sekitarnya sehingga masih diperlukan penelitian lebih lanjut dan analisis yang lebih detail meliputi geokimia dan penentuan umur batuan.
Acknowledgement
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Nugroho Imam Setiawan, S.T., M.T., Ph.D. selaku pembimbing penelitian ini. Penulis juga berterimakasih kepada Departemen Teknik Geologi UGM atas batuan dalam preparasi dan analisis sampel yang telah dilakukan. Penelitian ini didanai melalui Hibah Penelitian Dosen Tahun 2018.
Daftar Pustaka
Aspden, J. A., Kartawa, W., Aldiss, D. T., Djunuddin, A., Whandoyo, R., Diatma, D., Clarke, M. C. G. and Harahap, H. (1982). Peta Geologi Lembar Padang Sidempuan dan Sibolga. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi.Bandung.
Barber, A. J., Crow, M. J. and De Smet, M. E. M. (2005). Tectonic Evolution in Sumatra: Geology, Resources and Tectonic Evolutionin Barber, A. J., Crow, M. J., Milsom, J. S. (eds.) Sumatra- Geology, Resources and Tectonic Evolution. Geol. Soc. London p. 24-259.
Best, M.G. (2003). Igneous and Metamorphic Petrology,2nd Edition.Blackwell Publishing.
Oxford.
Cobbing, E. J. (2005). Granites in Barber, A. J., Crow, M. J., Milsom, J. S. (eds.) Sumatra-Geology, Resources and Tectonic Evolution Geol. Soc. London p.54–62.
Frost, B. R. dkk.( 2001), A Geochemical Classification for Granitic Rocks. Journal of Petrology vol. 42. No. 11 p.2033-2048.
Frost, B. R., & Frost, C.D. ( 2014). Essentials of Igneous and Metamorphic Petrology.
Cambridge University Press.New York.
Wilson, M. (2007).Igneous Petrogenesis A Global Tectonic Approach.Dordrecht. Springer. Winter, J.D. (2001). An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology.Prentice Hall.
Raymond, L.A. (2007). Petrology 2nd Edition: The Study of Igneous, Sedimentary and Metamorphic Rocks.Waveland Press, Inc. Long Grove.
Setiawan, Iwan., Takahashi, Ryohei., & Imai, Akira. (2017).Petrochemistry of Granitoids in Sibolga and its Surrounding Areas, North Sumatra, Indonesia. Resource Geology vol.67. No. 3 p.254-278.
Gambar 1. Distribusi batuan granitoid dan umurnya pada Sumatera, Malay Peninsula, dan Kepulauan Timah (Tin Islands) (Cobbing, 2005).
Gambar 2.Peta Lokasi Daerah Penelitian di Sibolga dan Sekitarnya (Aspen, dkk., 1982).
: Lokasi penelitian
Gambar 3. Kenampakan singkapan di daerah penelitian, a) STA 1: singkapan syenogranite
di Desa Bonan Dolok, b) STA 4: singkapan alkali feldspar granitedi Desa Bonan Dolok,c) STA 5: singkapan Gabro di Desa Bonan Dolok,d) STA 8: singkapanalkali feldspar granite
di Sibolga Julu,e) STA 11: singkapanalkali feldspar quartz syenitedi Sibolga Julu.
. . a. b. c. d. e. a. b. Bt Kfs Kfs Qtz Qtz Opq Bt Opq Bt Qtz Kfs Kfs 1 mm 1 mm
Gambar 4. Foto sayatan petrografi (polarisasi silang), a) STA 1 : Syenogranite dengan mineral alkali feldspar (kfs), kuarsa (qtz), biotit (bt) dan mineral opaq (opq),b) STA 4:alkali feldspar granitedengan mineral alkali feldspar (kfs), kuarsa (qtz), biotit (bt) dan mineral opaq (opq),c) STA 5: Gabro dengan mineral piroksen (px), plagioklas (plg), kuarsa (qtz), biotit (bt) dan mineral opaq (opq) ,d) STA 7:syenogranitedengan mineral alkali feldspar (kfs), kuarsa (qtz), plagioklas (plg) dan biotit (bt), e) STA 8 alkali feldspar granite dengan mineral feldspar (kfs), kuarsa (qtz), plagioklas (plg), f) STA 11 : singkapan alkali feldspar quartz syenitedengan mineral alkali feldspar (kfs), plagioklas (plg), kuarsa (qtz), biotit (bt).
c. d. e. f. Bt Px Px Plg Opq Qtz Plg Bt Bt Kfs Plg Qtz Kfs Kfs Plg Qtz Kfs Bt Qtz Qtz Kfs 1 mm 1 mm 1 mm 1 mm
