Pt 5.Batuan sedimen klastik

Batuan sedimen

Wahyu Setyaningsih

BATUAN SEDIMEN

• Batuan yang terbentuk akibat lithifikasi dari hancuran batuan induk, maupun hasil denudasi atau hasil reaksi kimia maupun hasil kegiatan organisme

• Lithifikasi batuan meliputi proses kompaksi autigenik dan diagenesa (proses terubahnya material-material lepas menjadi batuan yang kompak)

• batuan sedimen terbentuk dari akumulasi material hasil perombakan batuan yang sudah ada sebelumnya atau hasil aktivitas kimia maupun organisme, yang di endapkan lapis demi lapis pada permukaan bumi yang kemudian mengalami pembatuan (Pettijohn,1975 ).

• 70 % batuan di permukaan bumi berupa batuan sedimen.

Tetapi hanya 5 % dari volume seluruh kerak bumi. Ini berarti batuan sedimen tersebar sangat luas di permukaan bumi, tetapi ketebalannya relatif tipis (Tucker,1991), .

• Dari 5% tersebut yang paling dominan adalah batu lempung (80%), batupasir (5%) dan batu gamping 8%

(Pettijohn, 1975).

Gambar 1. Siklus Batuan

Gambar 2. Sketsa proses-proses pelapukan, erosi, transportasi, dan pengendapan batuan sedimen (gambar atas).

Sketsa perlapisan pada batuan sedimen (bawah).

DIAGENESA

Dalam proses pengendapan, batuan sedimen akan mengalami diagenesa yaitu keseluruhan perubahan, secara kimia, fisika dan biologi yang mempengaruhi sedimen sejak diendapkan, selama dan setelah litifikasi (diagenesis)

1. Kompaksi sedimen

Akibat adanya tekanan berupa beban berat yang berasal dari atas material sedimen menyebabkan material sedimen

dimampatkan satu dengan yang lain. Setelah dimampatkan volume material sedimen akan menurun, sedangkan kerapatan antar butiran menjadi semakin tinggi.

2. Sementasi

Dengan keluarnya air dari ruang pori-pori, material yang terlarut didalamnya mengendap dan merekat (menyemen) butiran- butiran sedimen. Material semennya dapat merupakan karbonat (CaCO₃), silika (SiO₂), oksida (besi) atau mineral-mineral lempung. Proses sementasi ini mengakibatkan porositas pada sedimen menjadi lebih kecil dari material semula.

3. Rekristalisasi

Proses pengkristalan ulang suatu mineral yang diperoleh dari proses pelarutan material sedimen sebelum maupun sesudah diagenesa. Saat sedimen terakumulasi, mineral-mineral yang kurang stabil mengkristal kembali atau rekristalisasi, menjadi mineral lebih stabil. Proses ini umumnya terjadi pada batugamping terumbu yang porous. Mineral aragonit (bahan struktur kerangka koral hidup), lama kelamaan berekristalisasi menjadi bentuk polimorfnya, kalsit.

4. Autigenesis

Terbentuk mineral yang merupakan partikel baru pada suatu sedimen. Mineral tersebut berupa silika, karbonat, gypsum, klorita dan lain sebagaimya.

5. Metasomatisme

Merupakan tahap bergantinya material sedimen tanpa disertai penurunan volume material asalnya.

PEMBENTUKAN BATUAN SEDIMEN

Pada umumnya pembentukan batuan sedimen terjadi oleh dua cara :

1. Pengendapan material detritus daripre existing rock.

2. Proses yang terjadi pada lingkungan pengendapan, yang tidak melibatkan batuan yang telah ada sebelumnya.

Berdasarkan prosesnya, batuan sedimen dapat dikelompokkan menjadi :

1. Proses fisikkonglomerat, batupasir, batulempung dll.

2. Proses biogenik, biokimia, sedimen organik

batugamping, rijang, batubara dll.

3. Proses sedimentasi kimiaevaporit (halit, gypsum, anhydrit), ironstone

Berdasarkan proses-proses tersebut, maka secara garis besar batuan sedimen dapat dikelompokkan dalam dua kelompok besar :

1. Batuan Sedimen Klastik 2. Batuan sedimen non klastik

KLASIFIKASI BATUAN SEDIMEN

Secara umum batuan sedimen terbagi atas dua kelompok besar yaitu : 1. Batuan Sedimen Silisiklastik

• berdasarkan besar butirnya dikelompokkan menjadi kelompok mudrock, batupasir dan konglomerat atau breksi.

• Fragmen rombakan umumnya tersusun atas kuarsa yang merupakan mineral paling stabil dan feldspar. Butiran yang berukuran halus akan menjadi batulanau, batulempung maupun sebagai matrik dalam batuapasir, breksi dan

konglomerat.

• Butir-butiran klastik terbentuk setelah mengalami proses pelapukan mekanik atau kimiawi maupun keduanya, proses transportasi serta pengendapan.

• Transportasi terjadi krn air, angin, es, arus pasang-surut dan arus turbidit.

• Tekstur terutama ukuran butir akan menunjukkan tingkat kedewasaan dari sedimen tersebut dan menggambarkan dinamika transportasi sedimen.

2. Batuan karbonat

• adalah batuan sedimen yang mempunyai komposisi dominan (>50 %) terdiri dari garam-garam karbonat yang secara umum meliputi batugamping dan dolomit.

• Proses pembentukannya dapat terjadi secara insitu (berasal dari larutan yang mengalami proses kimiawi maupun

biokimia, organisme turut berperan), dapat pula terjadi dari butiran rombakan yang telah mengalami transportasi secara mekanik dan kemudian diendapkan pada tempat lain.

• dapat pula terjadi akibat proses diagenesa dari batuan karbonat lain seperti dalam proses dolomitisasi dimana kalsit berubah menjadi dolomit.

SEDIMEN KLASTIK

• Menurut Pettjohn (1975), batuan sedimen klastik adalah batuan sedimen yang terbentuk dari

pengendapan kembali detritus atau pecahan batuan asal yang berupa batuan metamorf, batuan beku, atau batuan sedimen itu sendiri. Mengalami transportasi dengan media fluida (air, angin, gletser)

sehingga pengendapannya tidak pada tempat terdapatnya batuan induk.

• Batuan sedimen klastik merupakan batuan sedimen (batuan endapan) yang dihasilkan

dari proses sedimentasi batuan beku atau material padat lain yang mengalami pelapukan mekanik.

• Batuan sedimen klastik berasal dari perubahan ukuran atau hancurnya batu besar menjadi batu kecil secara mekanik sehingga sifat kimiawi batu tersebut masih sama dengan batuan asalnya.

• Dikarenakan butiran asal darat kebanyakan tersusun oleh silika, maka batuan yang tersusun oleh butiran semacam itu sering disebut dengan silisiklastik.

• Batuan sedimen silisiklastik (atau sering disebut klastik) tersusun oleh butiran-butiran yang berasal dari transportasi dan pengendapan batuan yang telah ada sebelumnya (pre-existing rocks) dalam suatu

lingkungan pengendapan.

• Hancuran batuan tersebut dapat berupa : mineral, litik (rock fragment), matrik.

• Mekanisme transport melalui angin, arus sungai, arus pasang surut, gelombang, aliran massa, longsoran es (glacier) dan arus turbit (Tucker,

1991).

• Batuan sedimen klastik meliputi batuan yang sangat luas, mencakup mudrock, sandstone, konglomerat dan breksi.

STRUKTUR

• Struktur batuan sedimen (struktur primer) umumnya tidak banyak yang dapat diamati di laboratorium karena umumnya mempunyai skala yang cukup besar.

• Struktur sedimen menyangkut kenampakan massa batuan dalam skala yang lebih luas.

• Struktur sedimen dapat terbentuk pada saat dan setelah sedimentasi. Selain itu dapat pula terbentuk oleh proses kimia dan biologi

Struktur perlapisan

Merupakan struktur utama batuan sedimen klastik yang menunjukkan adanya bidang- bidang perlapisan sebagai hasil proses pengendapan.

Faktor-faktor yang menyebabkan adanya struktur perlapisan :

• Perbedaan warna

• Perbedaan ukuran butir

• Perubahan struktur sediment

• Perbedaan komposisi mineral

• Perbedaan kekompakan

• Perubahan macam batuan

Gambar 8. Perlapisan pada batuan sedimen akibat adanya perbedaan warna, jenis batuan, ukuran butir dan kandungan fosil

Graded Bedding

TEKSTUR

• Tekstur adalah suatu kenampakan yang berhubungan dengan ukuran dan bentuk butir serta susunannya.

Secara umum tekstur batuan sedimen mencerminkan proses-proses yang terjadi pada saat pengendapan (Pettijohn, 1975) .

• Tekstur batuan sedimen klastik menunjukkan tingkat kematangan/maturity batuan sedimen.

1. Tekstur muda : matriks banyak, sortasi jelek, bentuk butir menyudut.

2. Tekstur dewasa : matriks sedikit, sortasi sedang-baik, bentuk butir subrounded-rounded.

3. Tekstur tua : tidak ada matriks, sortasi sangat baik, bentuk butir well rounded.

• Tekstur batuan sedimen klastik dipengaruhi oleh :

1. Source area/provenance : Batuan sumber (Mineral resisten – tidak resisten)

2. Fluidity of depositing medium (turbidity/density current, dilute solutions): berpengaruh terhadap kemas, sortasi batuan dan bentuk-ukuran butir sedimen.

• Tekstur batuan sedimen merupakan fungsi dari kenampakan hubungan antar butiran sedimen, meliputi : a. Ukuran butir

b. Bentuk butir c. Kemas

d. Sortasi

• Gabungan faktor-faktor tersebut (kemas, sortasi, bentuk butir, perbandingan mineral resisten dan non resisten) akan menghasilkan Maturity index.

a. Ukuran Butir

• Ukuran butir sedimen yang umum digunakan adalah menurut klasifikasi Wentworth (1922)

• Ukuran dapat digunakan untuk memberikan informasi mengenai mekanisme pengendapan dan lingkungan pengendapan.

• Semakin halus ukuran butir sedimen mengindikasikan bahwa proses

transportasi batuan tersebut telah jauh dari sumbernya, sehingga semakin banyak mengikis butiran sedimen tersebut.

b. Bentuk Butir

• Bentuk butir sedimen mencakup tingkat pembulatan (sphericity) dan pembundaran (roundness).

• Bentuk butir mengindikasikan proses abrasi yang terjadi pada butiran sedimen selama proses transportasi, kaitannya dengan jarak transportasi.

• Semakin angular menunjukkan bahwa abrasi butiran tersebut masih sedikit (yang mengindikasikan jarak transportasi dekat dari batuan induknya), dan sebaliknya jika semakin rounded.

• Kemas/fabric berkaitan dengan pengaturan butiran dalam batuan serta hubungannya dengan matrik.

• Tinggi-rendahnya kelimpahan matriks secara langsung berpengaruh terhadap tingkat

kerapatan persinggungan antar butir.

• Kemas terdiri atas :

1. Kemas terbuka : kerapatan antar butiran kecil/renggang, butiran tidak saling bersentuhan/mengambang dlm massa dasar.

2. Kemas tertutup : kerapatan antar butiran besar/rapat

• Perbandingan fragmen/matrik:

1. Grain supported: butiran-butiran saling

bersinggungan dengan kelimpahan dominan beruba butiran

2. Matrix-supported: fragmen mengambang dalam matrik

c. Kemas

a b

d. Sortasi

• Merupakan derajad pemilahan dari suatu butiran sedimen yang dicerminkan melalui tingkat

keseragaman dari butiran pembentuk batuan sedimen.

Semakin seragam kemas semakin baik (K. Simpson, 1995).

• Pemilahan baik (well sorted)

• Pemilahan sedang (moderately sorted)

• Pemilahan buruk (poorly sorted)

• merupakan sortasi sangat berkaitan dengan kemas.

Semakin seragam ukuran butir, semakin baik sortasinya dan kemas semakin tertutup.

• Kemas dan sortasi mencerminkan mekanisme

transportasi dari material sedimen yang terendapkan.

• Sortasi buruk, terbentuk karena mekanisme debris flow/density current/arus pekat (contoh pada arus turbidit, kipas aluvial, aliran yang bercampur lava), sehingga tidak bisa menyortir ukuran butir yang diendapkan.

• Sortasi baik, terbentuk pada mekanisme arus encer, dimana butiran sedimen diendapkan sesuai energi pengendapan yang ada, sehingga ukuran butir akan diendapkan seragam sesuai energi yang membawanya.

KOMPOSISI MINERAL

Secara umum, komposisi batuan sedimen klastik dapat berupa :

1. Fragmen

pecahan yang besar, contohnya pasir dan kerikil.

Bisa berupa mineral atau batuan.

2. Matrik

Lumpur atau sedimen halus lain yang mengelilingi butiran klastika/fragmen) 3. Semen

Bahan / mineral yang memegang atau mengikat klastika dan matriks=>produk diagenesis

Dalam sediment klastik dikenal 3 macam semen yaitu :

a. Karbonat : Kalsit, dolomite b. Silikat : Kalsedon, Kuarsa c. Oksida Besi : Hematit, limonit,siderit

Klasifikasi batuan sedimen klastik

1. Rudaceous Rock (Konglomerat dan Breksi)

a. Konglomerat : fragmen membulat (rounded) - Parakonglomerat :matrix supported

- Orthokonglomerat :grain supported b. Breksi : fragmen berbentuk angular

konglomerat (perbandingan gravel:pasir:lumpur):

- Folk (1974) : >30% gravel - WTG (1982) : > 50 % gravel - Pettijohn (1975) : >80% gravel 2. Arenite Rock/Batupasir (sandstone)

Pasir (Sand): Ukuran butiran 1/16 hingga 2 mm Macamnya berdasar klasifikasi Petti John (1987):

a. Batu pasir kuarsa (quartz sandstone) atau

arenit kuarsa (quartz arenite) = butiran kuarsa dominan

b. arkos (arkose) = butiran feldspar dominan c. batu pasir litik (lithic sandstone) atau arenit

litik (litharenite).

klasifikasi Petti John (1987):

Breksi Konglomerat

Arkose Quartz arenite

Greywacke

3. Lutaceous Rocks (Mudstone)

Meliputi batuan sedimen berbutir halus (silt-clay)

a. Claystone =tersusun oleh material berukuran lempung (<1/256 mm)

b. Siltstone =tersusun oleh material berukuran lanau c. Shale/serpih =mudstone mempunyai struktur fissil

(bedding fissility)

Name of Rock Fragment Type

Breccia Coarse Fragments of Angular Gravel and Rocks Conglomerate Coarse Fragments of Rounded Gravel and Rocks Sandstone Sand Sized Particles that are 90 % Quartz

Arkose Sandstone composed of 25 % Feldspar Grains

Shale Clay Particles

Siltstone Silt Particles

Mudstone Mixture of Clay and Silt

Limestone Mixture of Shells, Coral, and Other Marine Skeletons Tabel 3. Penamaan batuan klastik

Claystone

Siltstone Shale

• Klasifikasi batuan sedimen klastik umumnya lebih

sederhana karena penamaannya dapat didasarkan pada ukuran butirnya pada skala wenthworth.

• Penamaan didasarkan pada ukuran butir dan bentuk butirnya

SEDIMEN KLASTIK 1. Ciri

 Perlapisan

 Fosil tidak utuh

 Fragmen butiran

2. Struktur

 Masif

 Perlapisan

 Laminasi (perlapisan < 1mm)

 Crossbedding

 Graded bedding 3. Tekstur

 Ukuran butir

 Sortasi

 Roundness 4. Komposisi

 Fragmen

 Matrik

 Semen

5. Contoh

 Batupasir

 batuLanau

 lempung

Tabel 4. Deskripsi Batuan Sedimen