BAB IV
FASIES BATUGAMPING FORMASI TENDEH HANTU
4.1 Pendahuluan
Batuan Karbonat adalah batuan sedimen yang terdiri dari garam karbonat. Dalam prakteknya adalah gamping (limestone) dan dolomit (Koesoemadinata, 1987). Batuan karbonat penting dipelajari karena mempunyai keistimewaan dalam cara pembentukannya, yaitu bebas dari detritus daratan, tetapi yang lebih penting adalah turut sertanya bio-organisme yang banyak membentuk kerangka organik (frame
builder). Selain itu batuan karbonat banyak mengandung fosil-fosil penunjuk umur
suatu batuan. Batuan karbonat merupakan batuan reservoir lebih dari 1/3 cadangan hidrokarbon dunia dan juga batuan karbonat dapat digunakan sebagai bahan untuk material konstruksi.
Mineral karbonat dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok utama yaitu aragonit, kalsit dan dolomit. Aragonit (CaCO3) mempunyai bentuk kristal orthorombik dan merupakan bentuk yang paling tidak stabil, sering berubah menjadi kalsit. Kalsit (CaCO3) mempunyai bentuk kristal heksagonal, lebih stabil, dan kebanyakan batugamping terdiri dari mineral kalsit ini. Dolomit dapat dibedakan dari kalsit karena mengandung ion-ion tambahan seperti Mg dan Fe2+.
Sedimentasi batuan karbonat memerlukan lingkungan pengendapan yang khusus yaitu hangat, laut dangkal dengan air yang jernih, bebas dari klastik detritus dan lebih bersifat autochonous. Umumnya pada iklim tropis-semi tropis atau iklim panas dengan penguapan yang tinggi. Konfigurasi cekungan dan energi air juga merupakan faktor dominan yang mengontrol pembentukan fasies dari batuan karbonat tersebut. Konfigurasi dan tingkatan energi air ini berkaitan erat dengan kedalaman dan jangkauan sinar matahari dengan pH air laut umumnya berkisar (7.8-8.3). Laut yang terlalu dalam akan menyebabkan terjadinya ”partial pressure” CO2 terlalu tinggi sehingga terjadi pelarutan kembali sebagai Ca(HCO3)2, yaitu kira-kira pada kedalaman 5500 m (Carbonate Compensation Depth). Sedangkan sinar matahari diperlukan organisme untuk melakukan fotosintesis. Salah satu produk yang
dihasilkan fotosintesis ini adalah O2 yang dapat menyebabkan pergeseran kesetimbangan kimia ke arah karbonat sehingga terjadilah pengendapan karbonat. Jadi disini terlihat jelas hubungan adanya turut sertanya peranan biota dalam pengendapan karbonat.
Sistem pengendapan karbonat secara sederhana dapat diperoleh dari persamaan reaksi berikut:
CO2 + H2O H2CO3 ...(i)
H2CO3 H+ + HCO3- ...(ii)
H+ + CO32- HCO3- ...(iii)
CaCO3 Ca2+ + CO32- ...(iv)
CO2 + H2O + CaCO3 Ca2+ + 2HCO3- ...(v)
Peningkatan konsentrasi CO2 akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah kanan dan menyebabkan pelarutan kalsium karbonat. Peningkatan CO2 dapat disebabkan oleh bertambahnya kedalaman, input air meteorik atau penambahan CO2 dari hasil penguraian material organik. Sebaliknya, penurunan konsentrasi CO2 akan menyebabkan reaksi bergeser ke arah kiri dan terjadi pengendapan karbonat. Penurunan konsentrasi CO2 ini dapat disebabkan oleh evaporasi, peningkatan temperatur air laut oleh pemanasan matahari, dan pengikatan CO2 oleh organisme melalui proses fotosintesis.
Komponen-komponen utama penyusun batuan karbonat terdiri dari : Butiran, yang dapat dibagi lagi menjadi:
Kerangka organik (frame builder) yaitu struktur tumbuh dari gamping yang tersusun atas koral, bryozoa dan alga.
Bioklastik yang terdiri dari fragmen atau cangkang-cangkang binatang contohnya foraminifera, moluska, brachiopoda dan koral (lepas-lepas).
Intraklastik (fragmen non organik), yang merupakan hasil fragmentasi dari batuan atau sedimen gamping sebelumnya.
Chemiklastik, yaitu butir-butir yang terbentuk di tempat sedimentasi karena proses kimiawi seperti koagulasi, akresi, penggumpalan dan lain-lain.
Matriks (massa dasar), atau disebut micrite (Folk, 1959 dalam Koesoemadinata, 1987) yaitu butir-butir halus (1 -5 µm) dari karbonat yang mengisi rongga-rongga dan terbentuk pada waktu sedimentasi. Umumnya dibawah mikroskop hampir
opaque. Matriks ini dapat dihasilkan dari pengendapan langsung sebagai jarum
aragonit secara kimiawi/biokimiawi, yang kemudian berubah menjadi kalsit, ataupun dari hasil abrasi oleh pukulan-pukulan gelombang.
Semen (sparry calcite atau spar) (Folk, 1952,1962 dalam Koesoemadinata, 1987) yaitu butir-butir kalsit yang bersih dan transparan berukuran (0,02 – 1 mm) yang berfungsi sebagai semen. Umumnya di bawah mikroskop tampak bersih atau putih.
4.2 Fasies Batugamping.
Fasies dapat didefinisikan sebagai karakter tubuh batuan berdasarkan kombinasi litologi, struktur fisik, atau biologi yang mempengaruhi aspek pembedaan tubuh batuan satu dengan lainnya (Sandi Stratigrafi Indonesia, 1996).
Penentuan fasies pada penelitian ini didasarkan pada pengamatan komponen penyusun batugamping (biota, mikrit, semen), tekstur, struktur dan porositas, melalui pengamatan megaskopis dalam skala singkapan dengan menggunakan klasifikasi Embry&Klovan (1972) (gambar 4.1) dan Koesoemadinata (1983 dalam Koesoemadinata, 1987) (gambar 4.2) dan mikroskopis melalui sayatan petrografi dengan menggunakan klasifikasi Dunham (1962), sedangkan analisa lingkungan pengendapan dari fasies karbonat merujuk pada standar fasies belt menurut Wilson (1975).
Gambar 4.1 Klasifikasi batuan karbonat menurut tekstur pengendapan
(modifikasi Dunham, 1962 dan Embry&Klovan, 1972) G LIMESTONE CLASSIFICATION Dunham (1962) Embry & Klovan (1972) R.P. Koesoemadinata (1983)
Berdasarkan penelitian lapangan, terdapat beberapa fasies-fasies batugamping yaitu :
4.2.1 Fasies Reef
Secara umum fasies reef terdiri dari koral pada posisi tumbuh dimana jarak antara koral diisi oleh lumpur karbonat, pecahan koral, foraminifera besar dan biota lainnya. Seringkali tumbuh bersama dengan pengkerakan alga merah. Batuan berwarna abu-abu terang dan umumnya padat, masif, tidak berlapis hingga berlapis buruk, tanpa porositas primer.
Berdasarkan jenis koral, berikut dapat dibagi menjadi subfasies yaitu:
Masisve head coral framestone. Fasies ini terdiri dari umumnya koloni massive head coral (lokasi H4-H), seperti brain coral, meandrina dan sebagainya
dengan pengkerakan alga merah (foto IV.1). Fasies packestone, kaya akan foraminifera yang umumnya ditemui diantara koloni koral. Batuan ini sangat massive, padat dan umumnya berwarna putih. Rekristallisasi sering terjadi.
Platy koral framestone. Fasies ini terdiri dari platy coral, dengan bentuk
memanjang dan sejajar dengan perlapisan (lokasi H19-C). Pada framework
boundstone ini terdapat pocket foraminifera packestone hingga wackestone. Batuan
ini umumnya massive dan berlapis buruk.
Branching coral bafflestone. Fasies ini umumnya terdiri dari branching coral
(lokasi H8-D) dan bryozoa, kebanyakan berada pada posisi tumbuh (framework), beberapa fragmennya pecah, dan dilingkupi matriks lumpur karbonat. Branching
coral ini mewakili lingkungan subwave base dari organic buildup.
Fasies Floatstone. Secara umum komponen penyusun fasies ini berupa
fragmen/pecahan- pecahan koral dan batugamping lainnya yang berbentuk menyudut (foto IV.2). Umumnya berwarna abu-abu gelap yang dilingkupi oleh matriks lumpur karbonat yang berwarna lebih terang (lokasi H17-D). Proporsi material penyusun berupa lumpur karbonat cukup dominan pada fasies floatstone ini sehingga butiran umumnya mengambang pada massa dasar lumpur karbonat tersebut.
Fasies ini terdiri dari fragmen koral dan batugamping lainnya berbentuk menyudut, umumnya berwarna abu-abu yang dilingkupi oleh matrik lumpur karbonat yang berwarna lebih terang. Fragmen terpilah buruk, ukuran sangat bervariasi. Fasies
floatstone ini biasanya ditemukan pada daerah dekat dengan pertumbuhan terumbu
(organic build up) dan lingkungan berenergi sedang-tinggi.
Fasies reef ini diasumsikan mewakili bagian organic buildup dari paparan karbonat menurut Wilson (1975). Keempat subfasies ini seringkali tercampur bersama dan tidak dapat dipisahkan membentuk kompleks batugamping terumbu.
4.2.2 Fasies Wackestone - Packestone
Fasies ini terdiri dari butiran halus hingga kasar batugamping klastik dengan tekstur wackestone – packestone yang seringkali tercampur bersama dan tidak dapat dipisahkan.
Fasies wackestone. Terdiri dari batugamping klastik dengan tekstur wackstone
dimana lumpur karbonat cukup melimpah (foto IV.3). Butir umumnya berupa foraminifera besar dan foraminifera kecil, brachiopoda, echinodermata, alga serta pecahan fragmen koral dalam keadaan utuh atau pecah dengan kelimpahan yang cukup kecil (>10%). Batuan berwarna abu-abu terang - kecoklatan, keras dan kompak. Fasies wackestone umumnya dijumpai berupa perselingan dengan fasies
packestone.
Foto IV.3 Singkapan batugamping fasies wackestone
Sayatan tipis memperlihatkan bahwa tekstur berupa mud-grain supported, terpilah buruk, kontak antar butiran mengambang, kompak, tertanam dalam matriks mikrit dan semen umumnya sparry calcite yang mengisi rongga-rongga dalam batuan, porositas yang teramati berupa porositas vuggy yang di dalamnya dilapisi sementasi kristal kalsit. Fasies wackestone umumnya ditemukan pada daerah paparan laut dangkal dekat dengan pertumbuhan terumbu dan dekat dengan darat, yang menunjukan lingkungan berenergi lemah-sedang.
Fasies Packestone. Fasies batugamping ini umumya massif, berlapis dan
terdiri dari butiran kasar hingga sangat kasar dalam keadaan utuh atau pecah dengan tekstur grain supported dengan kelimpahan mud yang cukup banyak. Komponen bioklastik umumnya terpilah buruk, terdiri dari cangkang foraminifera, alga, dan fragmen bioklastik lainnya, seperti pecahan koral, dan sebagainya (foto IV.4). Foraminifera besar sering kali cukup melimpah seperti cangkang genus
Lepidocyclina, dan orbitoid lainnya seperti Heterostegina dan Miogipsinoides. Batuan
ini berwarna abu-abu gelap hingga terang, keras, padat dan kompak dengan fragmen yang cenderung memperlihatkan orientasi perlapisan.
Sayatan tipis memperlihatkan bahwa tekstur klastik grain supported, terpilah sedang-buruk, kemas terbuka, kompak, tertanam dalam matriks mikrit dan semen umumnya sparry calcite yang mengisi rongga-rongga dalam batuan, porositas yang teramati berupa porositas vuggy yang di dalamnya dilapisi sementasi kristal kalsit. Secara umum, fasies packstone ini ditemukan pada daerah paparan laut dangkal dekat dengan pertumbuhan terumbu dan lingkungan berenergi lemah-sedang. Setempat dapat dijumpai pirit dan butiran kuarsa yang mengindikasikan lingkungan reduksi dan fasies dengan kandungan pirit dan kuarsa ini diasumsikan mewakili endapan pada bagian shelf lagoon.
4.3 Lingkungan Pengendapan Reef
Dalam studi ini, dengan melakukan identifikasi jenis fasies dan distribusi fasies, dapat digambarkan model lingkungan pengendapan karbonat daerah ini. Lingkungan pengendapan fasies karbonat ini dibedakan satu sama lain berdasarkan hubungan asosiasi standar mikrofasies (tabel 4.1) yang merujuk pada model paparan karbonat Wilson (1975 dalam Boggs, 1992). Wilson (1975 dalam Boggs, 1992) menentukan nama dari suatu standar mikrofasies berdasarkan jenis butiran (kerangka organik/bioklastik/intraklastik/chemiklastik) yang dominan, data paleontologi, kelimpahan micrite dan karbonat fabrics, yang berdasarkan pada klasifikasi Dunham (1962) dan Embry & Klovan (1972). Lingkungan pengendapan fasies karbonat di daerah penelitian dibagi menjadi dua, yaitu: lingkungan shelf lagoon dan organic
build up. Penyebaran lateral dari lingkungan fasies karbonat Formasi Tendeh Hantu
ini dapat dilihat pada Gambar 4.3 berikut.
SMF‐1 Spiculite SMF‐2 Mikrobioklastik
SMF‐3 Pelagic lime mudstone SMF‐4 Microbreccia atau bioclastic‐ lithoclastic packstone
SMF5 Bioclastic grainstone‐packstone;
floatstone SMF‐6 Reef rudstone
SMF‐7 Boundstone (framestone,
bindstone, bafflestone) SMF‐8 Whole fossil wackestone SMF‐9 Bioklastik wackestone atau
bioclastic micrit SMF‐10
Bioklastik coated dan worn pada mikrit, packstone‐ wackestone
SMF‐11 Bioklastik coated pada sparite,
grainstone SMF‐12
Coquina, bioklastik grainstone atau rudstone, shell hash SMF‐13 Onkoid biosparite grainstone SMF‐14 Lag
SMF‐15 Oolit, ooid grainstone SMF‐16 pelsparite, atau peloidal grainstone
SMF‐17 Grapestone pelsparite atau
grainstone SMF‐18
Foraminifera atau dasycladacean grainstone Gambar 4.3 Peta penyebaran fasies batugamping.
Organic Build up.
Lingkungan pengendapan organic build up umumnya merupakan asosiasi dari
SMF-7, SMF-11 dan SMF-12 (tabel 4.1). Akan tetapi pada daerah penelitian, lingkungan
pengendapan ini dapat diwakili oleh standar mikrofasies SMF-7 saja, yaitu
Boundstone. Pada lingkungan organic build up ini, fasies yang dijumpai berupa masif
tak berlapis coral boundstone seperti masif framestone, platy coral boundstone, dan
bafflestone. Karakter ekologi bervariasi tergantung pada energi air, tingkatan slope,
produktivitas organik, sejumlah bangunan kerangka, binding dan trapping, frekuensi dari subaerial exposure dan konsekuen sementasi.
SMF‐19 Loferite SMF‐20 Alga stromatolit mudstone SMF‐21 Spongiostrome mudstone fabric SMF‐22 Mikrit dengan onkoid besar SMF‐23 Mikrit murni homogen tak
berlaminasi dan unfossiliferous SMF‐24
Rudstone atau floatstone dengan lithoklastik kasar dan/bioklastik
Tabel 4.1 Standar mikrofasies (SMF) karbonat berdasarkan Wilson (1975 dalam Boggs, 1992)
Lingkungan pengendapan organic buildup ini merupakan perkembangan dari beberapa patch reef yang tumbuh dan berhubungan satu sama lain membentuk linier
reef (foto IV.5). Lingkungan pengendapan organic buildup ini berada pada bagian
selatan dan sebagian di utara penyebaran batuan karbonat. Lingkungan ini yang diwakili oleh fasies boundstone yang dapat dijumpai pada beberapa lokasi. Secara umum, baik fasies head coral boundstone, fasies branching coral bafflestone dan
platy coral boundstone, sering ditemukan berselingan dan secara lateral dekat proximity. Lingkungan fasies-fasies ini diperkirakan berada pada lingkungan tanpa
aktivitas gelombang yang besar, seperti pengendapan lumpur karbonat yang berada diantara kerangka koral, yang menghasilkan batuan non porous padat masif. Pada beberapa lokasi, hanya branching coral berkembang, yang menggambarkan lingkungan yang lebih dalam dibanding head coral, atau setempat berkembangnya fasies platy coral yang menunjukkan lingkungan yang lebih dalam dari reef utama.
Shelf Lagoon
Lingkungan pengendapan shelf lagoon pada daerah penelitian diwakili oleh asosiasi standar mikrofacies SMF-9, SMF-10 (tabel 4.1). Umumnya lingkungan ini juga merepresentasikan asosiasi beberapa standar mikrofasies lainnya seperti SMF-8,
SMF-16, SMF-17 dan SMF-18. Batuan penyusun fasies ini umumnya berwarna
abu-abu gelap dan berlapis baik dengan ukuran butir relatif kasar. Butiran penyusun batuan ini berupa foraminifera, alga, brachipoda, fragmen coral dan bioklastik lainnya dalam keadaan relatif utuh, terpilah sedang, kemas terbuka dengan massa dasar lumpur karbonat (foto IV.6).
Selain itu, bukti lain yang mengindikasikan bahwa lingkungan pengendapan fasies ini terletak pada lagoon yakni setempat dapat dijumpai pirit yang mengindikasikan kondisi reduksi dimana sirkulasi di lingkungan berjalan kurang baik. Seringkali fragmen kuarsa dengan ukuran bervariasi juga ditemukan pada fasies ini. Jadi dapat disimpulkan bahwa lingkungan pengendapan batuan ini berada pada belakang reef di bagian lagoonal.
48
Pada lingkungan shelf lagoon ini, kedalaman air umumnya dangkal sekitar kedalaman beberapa puluh meter dengan tingkat salinitas yang bervariasi. Variasi salinitas air di lingkungan ini berkisar dari essensial marine normal hingga variasi salinitas tertentu dan sirkulasinya menengah hingga buruk.
4.4 Diagenesa Batuan Karbonat
Diagenesa merupakan perubahan kimia-fisika dan biologi dari batuan sedimen yang terjadi setelah atau hampir bersamaan dengan proses pengendapan namun tidak termasuk proses pelapukan dan proses lain yang melibatkan temperatur dan tekanan yang tinggi yang disebut metamorfisme (Bates dan Jacson, 1980 dalam Boggs, 1992). Diagenesa karbonat meliputi seluruh proses yang mempengaruhi sedimen setelah pengendapan sampai mencapai lingkungan metamorfisme tingkat awal dan tekanan yang dinaikkan (Tucker dan Wright, 1990 dalam Boggs, 1992). Hal-hal yang membedakan proses diagenesa batuan karbonat dengan batuan sedimen siliklastik lainnya adalah batuan karbonat hanya terdiri dari beberapa mineral utama (aragonit, kalsit dan dolomit) yang lebih mudah mengalami perubahan dalam proses diagenesa, lebih mudah dirusak oleh proses fisika ataupun oleh organisme.
Pengontrol utama dari proses diagenesa adalah komposisi dan mineralogi sedimen asal, komposisi cairan pori serta kecepatan aliran fluida. Selain itu, faktor sejarah geologi sedimen tersebut seperti pengangkatan dan perubahan muka air laut juga akan mempengaruhi proses diagenesa. Proses diagenesa tahap dini bila batuan
