SESI -3 BATUAN METAMORF

SESI -3

BATUAN METAMORF

MATERI INI BERDASAR

PELATIHAN PETROLOGI

1. Perubahan dalam kondisi menyebabkan perubahan

mineralogy dan tekstur batuan.

2. Mengapa berubah? …karena mineral-mineral yang

stabil pada kondisi yang lama tidak lagi stabil pada

kondisi yang baru.

3. Metamorfisme merupakan proses perubahan yang

terjadi pada kondisi

padat

; terjadi pada kondisi transisi

antara diagenesis (batas bawah) dan peleburan

(melting) sebagai batas atas.

Metamorfisme berarti PERUBAHAN

Padat - tidak melebur

1. T (Temperatur) dan P (Tekanan)

2. Temperatur dan Tekanan di dalam bumi

3. Kecepatan kenaikan temperature di dalam bumi

disebut Gradien geothermal

4. Gradien geothermal bervariasi / berbeda untuk

setiap tatanan tektonik

• Batuan metamorf adalah batuan yang

terbentuk akibat perubahan kondisi P

(tekanan), T (temperatur) atau

keduanya

TIPE METAMORFISME

1.Metamorfisme kontak

akibat pemanasan intrusi batuan beku (magma) • sekitar intrusi

• tidak ada preffer orientation • hornfelsic ----hornfels

2.Metamorfisme regional

a).Orogenik: sekala luas; pembentukan pegunungan dan daerah perisai hasil proses tektonik.

- sangat luas (regional)

- batuan berfoliasi dan tidak berfoliasi (granoblastik) b) Metamorfisme beban (burial ; post diagenetic) ;

perubahan progresif yang di alami batuan sedimen selama pembebanan.

3. Metamorfisme lantai samudera (

ocean floor

metamorphism )

4. Metamorfisme dinamik (

P

stress/high strain

)



sepanjang lajur sesar

5.

Shock metamorphism

akibat jatuhnya meteorit - mineral high P/T di

permukaan bumi.

Non foliasi Hornfelsik

Cakupan wilayah 1-10km

METAMORFISME KATAKLASTIK / DINAMO

SINGKAPAN

MEMPERLIHATKAN

GEJALA MILONITISASI

METAMORFISME REGIONAL

(METAMORFISME DINAMO-TERMAL)

- Regional

- Faktor/

agent

yang berperan : P dan T

GENES AUGEN

EKLOGIT

(Soesilo, 2012)

1. BATUAN METAMORF - BERFOLIASI

Slate

/batusabak:

• kilap : dull /buram;

• batuan berukuran halus;

belahan paralel, ditandai

oleh pertumbuhan mika

akibat tekanan regional.

Phyllite

/ filit:

• Mengkilat (kilap sutera/

silky sheen

)

• Ukuran sangat halus,

• Terdiri dari mineral

phyllosilicates

(mika)

FILIT

Schist

/ Sekis

orientasi mineral / agregat mineral berukuran halus – sedang hasil

proses metamorfisme; kenampakan planar, biasanya banyak

Gneiss

/ Genes

Banded rock :

perselingan antara perlapisan mineral warna gelap dan

terang akibat segregasi metamorfisme

.

Orthogneiss:

berasal dari batuan beku

Paragneiss:

berasal dari batuan sedimen

GENES AUGEN

2. BATUAN METAMORF - TAK BERFOLIASI

Granoblastik : terdiri dari mineral granoblas / granular;unequant

Hornfelsik : equant, no preferred orientation

marmer

kuarsit

hornfels

AMFIBOLIT

BEBERAPA CONTOH BATUAN METAMORF (1)

Marmer:

- komposisi kalsit atau dolomit;

- protolit batugamping atau dolostone. Kuarsit :

- komposisi dominan kuarsa; - protolit : batupasir.

Greenschist/Greenstone : - derajat rendah;

- klorit, aktinolit, epidot, dan albit;

- protolit batuan beku mafik atau greywacke; - berfoliasi & granoblastik.

Amfibolit :

- di dominasi oleh kehadiran hornblenda + plagioklas; - protolit batuan beku mafik atau greywacke;

Sekis biru :

- terdiri dari glaukofan;

- protolit batuan beku mafik atau greywacke (mafik)

Eklogit:

- batuan metamorf warna hijau dan merah - klinopiroksen dan garnet;

- protolit basalt.

Skarn:

- hasil metamorphosis & metasomatis batuan karbonat; - komposisi mineral calc-silicate

Granulit:

- batuan metamorf derajat tinggi; - plagioklas dan ortopiroksen;

- protolit batuan pelitik, batuan mafik,batuan kuarsa-feldspar.

BEBERAPA CONTOH BATUAN METAMORF (2)

NOMENKLATUR BATUAN METAMORF

1. Komposisi protolit

2. Tekstur batuan (ukuran, kemas)

3. Mineralogi (komposisi mineral)

Tekstur Istilah umum Bahasa Yunani Bahasa Latin

Kasar gravel(ly) psephite

(psephitic) rudite (rudaceous)

Sedang sand(y) psammite

(psammitic)

arenite

(arenaceous)

Halus clay(ey) pelite (pelitic) lutite (lutaceous)

PROTOLIT

TIPE BATUAN

NAMA BATUAN

Batulempung pelites metapelit Batupasir psammite metapsamit Batulempung

campuran semi-pelites metapsamopelit Batupasir kuarsa kuarsit metakuarsit Napal (lime mud) karbonatan Calc-silicate

Batugamping/dolomit karbonatan / karbonat metakarbonat / marmer Basalt metabasit

Granitoid metagranitoid Ultramafik metaultramafik

BERDASARKAN TEKSTUR /STRUKTUR BATUAN

Sekis : ukuran kasar, berfoliasi, terdiri dari mineral berlembar dan granoblastik

Genes : batuan memperlihatkan segregasi antara mineral terang dan gelap (memperlihatkan banding)

Genes augen (augen gneiss) : ada augen nya (porfiroblas) Granoblastik : tidak memperlihatkan foliasi mineral granular,

unequant grain

Hornfelsik : granular, tidak memperlihatkan preffered orientation, equant grain

BERDASARKAN MINERALOGI

- Sekis garnet biotit

- Genes silimanit – feldspar alkali

- Genes hornblende biotit

-Spotted andalusite hornfels

A metamorphic facies is a set of metamorphic mineral

assemblages (one for each common rock type) that are

commonly associated in space and time, and seem to have

formed at similar metamorphic conditions

Fasies metamorf terdiri dari sejumlah batuan yang

masing-masing mempunyai himpunan mineral tertentu; terbentuk pada

kondisi metamorfisme yang sama (kondisi temperatur dan

tekanan yang sama)

Dapat ditunjukkan dengan diagram P & T

FASIES METAMORFISME

Macam-macam fasies

Eskola 1939

 Granulite

 Epidote amphibolite

 Glaucophane schist (blue schist)

 Hornfels -- diganti menjadi

px hornfels

 Greenschist  Amphibolite  Hornfels  Sanidinite

 Eclogite --- batuan mafik Eskola 1920

Himpunan mineral masing-masing

fasies metamorfisme

Facies Definitive Mineral Assemblage in Mafic Rocks

Zeolite zeolites: especially laumontite, wairakite, analcime Prehnite-Pumpellyite prehnite + pumpellyite (+ chlorite + albite)

Greenschist chlorite + albite + epidote (or zoisite) + quartz ± actinolite Amphibolite hornblende + plagioclase (oligoclase-andesine) ± garnet Granulite orthopyroxene (+ clinopyrixene + plagioclase ± garnet ±

hornblende)

Blueschist glaucophane + lawsonite or epidote (+albite ± chlorite) Eclogite pyrope garnet + omphacitic pyroxene (± kyanite)

Contact Facies

After Spear (1993)

Table 25-1. Definitive Mineral Assemblages of Metamorphic Facies

Mineral assemblages in mafic rocks of the facies of contact meta-morphism do not differ substantially from that of the corresponding regional facies at higher pressure.

Fasies Zeolit

• Diagram ACF dari batuan

metabasit fasies zeolite.

• Warna pink : komposisi umum

batuan mafik.

• Hul = heulandit, Lmt =

laumontit, Chl = khlorit Kln =

kaolinit

• himpunan mineralogi :

khlorit + heulandit atau laumontit +

kalsit + kuarsa + albit

Act = aktinolit, Tlc = talk, Chl = khlorit,

Ep = epidot, Zo = zoisit, Cld = Khloritiod,

Prl = pirofilit

Fasies Sekis hijau

 Mineralogi

Klorit + albit + epidot + aktinolit + kuarsa

• Terjadi perubahan 2 mineral :

 1. Albite oligoklas (Ca meningkat)

 2. Aktinolit hornblenda (peningkatan Al dan alkali sejalan dengan peningkatan Temperatur)

• Transisi terjadi pada derajat yang lebih kurang sama ;slope P/T

berbeda.

Hbl = hornblenda, Cum = kummingtonit, Ath =

anthofilit, Grs = grossularit, Grt = garnet, Bt = biotit

Fasies Amfibolit

Wo = wollastonit, Aug = augit,

Grt = garnet, Crd = kordierit

Sil = silimanit

FASIES

GRANULIT

Himpunan mineral:

opx + cpx + plagioklas +

kuarsa ± garnet

Transisi dari fasies granulit

ke fasies eklogit :

plagioklas diganti oleh

garnet.

Wo = wollastonit, Omp = omfasit, Grs = grossularit

Prp-Alm = pirop-almandin, Ky = kyanit

FASIES EKLOGIT

Garnet Almandin Fe₃Al₂Si₃O₁₂ Grossular Ca₃Al₂Si₃O₁₂ Pyrop Mg₃Al₂Si₃O₁₂ Omfasit (piroksen) (Ca,Na)(Mg,Fe,Al)Si₂O₆

FASIES SEKIS BIRU

Arg = aragonit, Jd = jadeit, Gln = glaukofan Grt = garnet, Lws = Lawsonit, Ep = Epidot, Prg = pargasit

Perubahan mineralogi pada batuan

metamorf Derajat Rendah

Himpunan mineral batuan metabasit dari fasies zeolite,

f.prehnit-pumpellyt – f. sekis hijau

Perubahan mineral pada Derajat

Menengah/Sedang

Metamorphic Facies

SERI FASIES METAMORF

MIYASHIRO (1961)

- MEMPERLIHATKAN FASIES PROGRESIF DI DAERAH

BERSEKALA LUAS

- MEMBERI PEMIKIRAN TENTANG PERUBAHAN P DAN T

DI SUATU DAERAH

Sekumpulan fasies metamorf terbentuk pada

suatu jalur metamorf tertentu

gradien geotermal tertentu.

Macam :

low pressure baric type : gradien geotermal > 20

0

_C/km

medium pressure : gradien geotermal 10 – 20

0

_C/km

high pressure : gradien geotermal < 10

0

C/km.

SERI FASIES METAMORFISME (Miyashiro,1961)

 Contact Facies Series (very low-P)

 Buchan or Abukuma Facies Series (low-P /T regional)  Barrovian Facies Series (medium-P/T regional)

 Sanbagawa Facies Series (high-P, moderate-T)  Franciscan Facies Series (high-P, low T)

TIPE BARIC

Seri Fasies

tipe Baric

• Diagram P-T memperlihatkan 3 seri fasies metamorphosis

(Miyashiro ,1973, 1994).

Tipe baric Mineral penciri Mineral yg umum dijumpai

Fasies Asosiasi batuan

beku Low pressure andalusit Biotit,

Kordierit,staurolit,silima nit Sekishijau , amfibolit , granulit Batuan volkanik (basa - asam),

granit, andesit, riolit

Medium pressure kyanit Biotit,

Almandin,staurolit, silimanit Sekishijau ; epidot amfibolit ; amfibolit granulit

Ofiolit dan granit

High pressure Glaukofan, jadeit, lawsonit Almandin, barroisit, stilpnomelane Sekis glaukofan – epidot amfibolit; Sekis glaukofan – sekihijau; Prehnit – pumpellyeit- sekis glaukofan Ofiolit dominan Granit tidak ada

Seri fasies, mineralogi dan fasies

• Sekuen fasies terdiri dari :

 (f.zeolit) - ( f. prehnit-pumpellyit) – f.sekis hijau – f.amfibolit – f.granulit  apabila protolitnya batuan pelitik - hadir mineral kordierit dan/atau

andalusit

• Sekuen fasies alternatif :

 (fasies zeolit) - (f. hornfels albit-epidot) – fasies hornfels hornblende) – (f.hornfels piroksen)

• Fasies Sanidinit jarang dijumpai

• Sangat umum di jalur orogenesa (tipe Barrovian)

• Sekuen fasies :

 (fasies zeolit) - ( fasies prehnit-pumpellyit) – fasies sekis hijau – fases amfibolit – fasies granulit

•

Mineralogi of low-pressure metabasites tidak berbeda

banyak dengan Medium P/T seri fasies

•

Fasies hornfels Albite-epidote korelatif dengan F.Sekis

hijau hanya memiliki P meningkat

•

Fasies hornfels Hornblende korelatif dengan F.Amfibolit,

sedangkan F.Hornfels piroksen dan Sanidinit korelatif

dengan fasies granulit.

• Dijumpai di lajur subduksi

• Sekuen fasies :

(fasies zeolit) - (fasies prehnit-pumpellyit)

– fasies sekis biru – fasies eklogit

Low grade

Metamorfisme kontak

METAMORFISME TEMPERATUR RENDAH

(DERAJAT RENDAH)

FASIES TEMPERATUR TINGGI (DERAJAT TINGGI)

Fasies Granulit

 hornblende-augit-opx- plagioklas

FASIES TEMPERATUR MENENGAH

(DERAJAT MENENGAH)

Fasies sekishijau  Klorit-aktinolit-albit- epidot F.Epidot Amfibolit Hornblenda-aktinolit- epidot-albit F.Amfibolit  Hornblenda-plagioklas - garnet

MEDIUM PRESSURE

SERI FASIES TEKANAN TINGGI

F.Sekis biru

Glaukofan-lawsonit-albit-aragonite-klorit-zoisit

Fasies Eklogit

Garnet-omfasit (cpx)-kyanit HIGH PRESSURE

PENGGUNAAN BEBERAPA DIAGRAM

(Untuk mengetahui himpunan yang

dihasilkan vs protolitnya)

Mineral yang

“hilang” Mineral baru andalusit silimanit epidot/zoisit plagioklas khlorit grossularit talk kordierit aktinolit biotit albit anthofilit hornblenda

Mineral yang

“hilang” Mineral baru muskovit wolastonit kalsit diopsid hornblenda hipersten anthofilit almandin/pirop biotit

DERAJAT TERTINGGI

• AFM

– A = Al

₂

O

₃

– F = FeO

– M = MgO

Zone :

- sekumpulan mineral yang terbentuk pada kondisi P dan T yang sama - dicirikan oleh muncul dan hilangnya mineral tertentu (mineral indeks).

Derajat metamorfisme --- P dan T

- Tingkat metamorfisme dari T dan P lebih rendah ke T dan P lebih tinggi atau sebaliknya (faktor Tekanan dan Temperatur)

- Derajat rendah, menengah dan derajat tinggi - Prograde, retrograde

Fasies terdiri dari beberapa zone

- Sekumpulan batuan ;masing-masing terdiri dari himpunan mineral tertentu terbentuk pada kondisi P dan T sama.

Seri fasies terdiri dari beberapa fasies;

- tergantung dari gradien geotermal daerah tersebut (tatanan tektonik berbeda)



Zone Klorit :

klorit

, muskovit, kuarsa, albit



Zone Biotit :

biotit

, klorit, muskovi, kuarsa dan

albit.



Zone garnet :

almandin garnet

, biotit, klorit,

muskovit, kuarsa, albit /oligoklas.



Zone Staurolit :

staurolit

, biotit, muskovit,

kuarsa, garnet, plagioklas ± klorit



Zone Kyanit :

kyanit

, biotit, muskovit, kuarsa,

plagioklas, garnet ,staurolit



Zone Silimanit: silimanit, biotit, muskovit,

kuarsa, plagioklas, garnet, ± staurolit. ± kyanit

George Barrow 1893, 1912 Op.cit Winter,2001

LOW PRESSURE (TEKANAN RENDAH)

Metamorfisme kontak dan Metamorfisme regional

MEDIUM PRESSURE (TEKANAN MENENGAH) Tipe Barrovian

Metamorfisme yang normal /Typical Regional Metamorphism

Paired Metamorphic Belts

(Jalur metamorf berpasangan)

Miyashiro (1961)

- Dijumpai sepasang jalur metamorfisme di wilayah Cirkum Pasifik : HP-LT disisi samudera dan HP-HT di sisi kontinen

1. Di Jepang :

Sanbagawa mewakili HP-LT; Ryoke-Abukuma mewakili HP-HT Ryoke-Abukuma : seri fasies Buchan & Barrovian

2. Di Amerika Serikat Barat

Fransiscan mewakili HP-LT ; di Klamat Mountains & Sierra Nevada : sisa seri fasies metamorfisme Barrovian & Buchan (HP-HT)

Paired Metamorphic Belts

umumnya berasosiasi dengan

convergent plate margin

- tempat terjadinya proses

subduksi

mengakibatkan gradient geothermal rendah--- menghasilkan jalur HP-LT (F.Sekis biru)

Karangsambung pair