Showing posts with label Petrology. Show all posts
Showing posts with label Petrology. Show all posts

Wednesday, May 12, 2010

Eruption of vulcano


Picture3
The word volcano is derived from the name of the ancient Roman island of Vulcano which lies off the southwest coast of Italy. The Romans believed that Vulcan, the god of fire and the maker of weapons, used the volcano on that island to forge his weapons.
Volcanoes are not alive but scientists use human terms to talk about volcanoes, such as active, alive, dormant, resting, sleeping, extinct, dead, lifetime, and restless.
The island in the middle of the picture is Vulcano. The island was formed by Vulcanian eruptions, which are eruptions of hot gas and steam followed by ejections of thick and pasty lava.
The term Volcano has two definitions;
-           An opening in the crust of the Earth in which molten rock called magma and gases can escape to the surface.
-           The mountain that is formed from volcanic eruptions.

This is a photo of the volcano Paricutin (Pear-A-Koo-Teen). Paricutin's cone formed from nine years of almost constant eruptions. Red hot cinders exploded from the main vent and landed near it building the cone higher and higher. This type of cone is called a cinder cone. You will learn more about the types of volcanic cones in the eighth lesson, "Volcanic Cones and Eruptions".
Picture5Volcanoes actually build themselves into a mountain with repeated eruptions. In 1943 a farmer in Mexico noticed that some cracks (fissures) in his corn field were growing wider and wider. The next day his field was engulfed by a growing volcanic cone (Light Green). During the week the cone grew 500 feet taller (Dark Green). Within a year (Dark Gray) Paricutin was over 1200 feet higher than the surrounding landscape. During the next eight years the volcano did not grow much taller but the cone's base grew wider and wider (Light gray). Paricutin stopped erupting in 1952 almost as fast as it started. The mountain has been silent since.
Volcanoes can build themselves into high mountains one day and in the case of Mt. St. Helens erupt violently blowing their top off the next day. Mt. St. Helens lost over 1300 feet of its summit during the eruption and simultaneous landslide of 1980.
Volcanoes are classified as active, dormant, and extinct. Active volcanoes are either currently erupting or have erupted in recorded history. There are over 500 volcanoes on Earth that fit this category today. Dormant or resting volcanoes are not currently erupting but are considered likely to do so. Mt. St. Helens had been dormant for one hundred twenty-three years before it erupted in 1980. Extinct or dead volcanoes have not erupted in recorded history and are not expected to erupt again.
The photo above is of beautiful Mt. St. Helens before it erupted on May 18, 1980. Mt. St. Helens was one of the most beautifully symetrical stratovolcanoes in the world. It was called "the Fuji of the west". Mount Fuji, in Japan, is the most photographed mountain in the world. The next card will show you what this mountain looked like shortly after the eruption. The lake in the foreground changed. The lake's level is now 150 feet higher because the landslide and eruption filled the bottom of the lake with rock, soil, and pyroclasts
Picture7
This is Mt. St. Helens four months after the eruption. Notice the loss of over 1300 feet of the summit. Also notice the total devastation of the beautiful forests and how Spirit Lake rose. Spirit Lake's surface was completely filled with trees that were blasted into the lake by the force of the eruption. The lake is now much more shallow, wider, and longer than before the eruption. Huge trees still float across the lake today.
The eruption left a crater over a mile wide and over 2000 feet deep. The mountain is still active today spewing small whisps of steam. A lava dome is growing in the bottom of the huge crater.
lava dome is a steep mass of very thick and pasty lava that is pushed up from the main vent. The lava is so viscous (thick and pasty) that it does not flow but slowly rises higher with each movement of magma in the conduit. Think of toothpaste that is slowly squeezed and then stopped and then squeezed again from the tube. This is how the lava dome in Mt. St. Helen's was formed.
The dome's exterior surface is very rough with chunks of lava that were formed from small eruptions that broke the cooled and hardened surface into blocks.
The dome slowly "grew" larger and larger over a seven year period. An earlier dome started to form one month after the famous eruption when very thick lava (dacitic lava) rose into the crater from the magma chamber below. This dome was destroyed by an explosive eruption just a month later.
The large dome that is very visible today is over 900 feet tall (taller than an 80 story building) and over 3000 feet wide (10 football fields). As large as the lava dome is, it is still dwarfed by the huge crater that was the result of the 1980 eruption. Steamy whisps of steam are still visible from the dome telling us that the volcano's magma is filling the conduit, making the volcano still active today.
You are looking at the inside of a volcanic crater. The steep walls were produced be many eruptions ejecting very liquid lava. This lava then lands on the crater walls building them higher and higher. The lava in the main vent is extremely hot (probalbly about 1800 degrees F.) The lava on top cools and hardens because the air that it is in contact with is so much cooler than the lava. This hardened lava will then be dragged back down under the surface and remelted. You probably noticed the same process if you have ever heated soup on the stove. If you did not keep stirring the soup it formed a "scum" on top.
Predicting exactly when a volcano will erupt is next to impossible. Today geologists are becoming much more accurate in making the public aware that a volcano is showing signs that it may erupt in the near future.
In the months before Mt. St. Helens erupted geologists knew the mountain was getting restless. A magnitude 4.1 earthquake was recorded on March 20 (about 2 months before the large eruption). Many shallow earthquakes were recorded over the next seven weeks. Magma moving higher and higher inside the mountain was causing these earthquakes. As the magma rose it formed a large bulge on the north flank. This bulge was growing daily and the geologists knew that an eruption was soon to be.
What the authorities did was evacutate most of the people in and near the mountain. Some decided to stay. Almost everyone that was near the eruption was instantly killed. In all, 57 people died. Without the evacuation perhaps as many as 30,000 deaths would have been attributed to Mt. St. Helens fury.
The geologists in the photo are measuring a growing fissure near the lava dome in Mt. St. Helens crater. As magma rises the fissure will grow wider telling the geologists that the magma is rising again.
Scientists can not stop a volcano from erupting but with constant monitoring they can warn and evacuate people and save lives.
Many volcanoes erupt in very consistant patterns, while other volcanoes have no eruption pattern at all. This makes forecasting eruptions difficult.
What makes predicting eruptions even more difficult is the fact that many volcanoes start with one type of eruption pattern and then change eruption patterns as they grow older.
Some of the most powerful eruptions in recorded time have come from volcanoes that have been dormant for hundreds and even thousands of years.
Here we have geologists studying a tilt meter. A tilt meter is used to measure the growth of the lavadome in the foreground. The tiltmeter will show a different angle as the dome grows. With careful study the geologists can tell if magma is on the rise and that an eruption may occur in the near future.
Picture3The letter A represents a magma chamber. Magma is molten rock that is located under the surface of the Earth. A magma chamber is usually located far beneath the surface of the Earth where an oceanic plate is driven down into the mantle by a continental plate. The oceanic plate melts as it desends into the upper layer of the mantle. Some ocean water gets trapped with the oceanic plate and is turned into steam by the intense heat.
The magma is less dense and under extreme pressures that force it up toward the surface. This molten rock and gas collects in a magma chamber until it can escape to the surface.

Igneous Rock

110
Geomorphology of Igneous Terrains
I. REVIEW OF IGNEOUS PROCESSES
A. Basic Terminology
1. Igneous Rocks- a rock (or agglomeration of one or more minerals) that results from
the cooling of magma, or molten rock. As the magma cools, minerals crystallize
from the molten rock.
2. Magma - molten or hot liquid rock, originates beneath the earth's surface (up to
120 miles beneath), composed of elements found in silicate minerals, water vapor,
and gases.
3. Lava - magma that is extruded onto the earth's surface via volcanic eruptions (hot
magma is confined at depth beneath surface, relatively lighter than confining rock,
rises upward, may eventually erupt onto earth surface).
4. Extrusive Igneous Rocks or Volcanic Ig. Rocks - rocks which solidify from lava (or
were extruded onto earth's surface)
5. Intrusive Igneous Rocks or Plutonic Ig. Rocks - rocks which solidify from magma
beneath the earth's surface.
B. Magma Crystallization Process
1. Hot, molten magma: ions of elements are moving freely in a fluid, unordered state,
as magma cools, the ions slow and begin to form atomic bonds, arranging
themselves in orderly patterns --- known as process of crystallization.
2. Rates of cooling strongly influence size of mineral crystals that develop from
magma/lava.
a. Slow Cooling - few centers of crystal growth develop, ions allowed to
migrate over larger distances - results in rather large mineral crystals .
b. Fast Cooling - many centers of crystal growth, ions readily bond together,
results in smaller mineral crystals.
c. Very rapid cooling - if magma is quenched instantly, not sufficient time for
ions to bond, results in randomly distributed ions frozen - referred to as glass
similar to manmade glass.
C. Naming Igneous Rocks - Based on composition and texture of igneous rock.
1. Mafic Rocks (from Mag and Fe) - generally darker colored rocks relatively high in
iron, magnesium, calcium and low in silicon. Associated with high temp. end of
Bowen's Reaction Series.
111
E.g. Gabbro = plutonic = phaneritic = mafic composition
Basalt = volcanic = aphanitic = mafic composition (Ca-rich plag., and Pyroxene).
2. Felsic (from feldspar and silica) Rocks - generally lighter in color, high in silica, Na,
Potassium - consist mainly of quartz, K-feldspar, and Plagioclase
e.g. Granite = plutonic = phaneritic = felsic composition
Rhyolite = volcanic = aphanitic = felsic composition
3. Intermediate - admixtures of both felsic and mafic, dominated by amphibole,
intermediate plagioclase feldspar, biotite.
e.g Diorite = plutonic = phaneritic = intermediate composition
Rhyolite = volcanic = aphanitic = intermediated comp.
4. Ultramafic = very rich in iron and mag., olivine and pyroxene, Ca-rich plagioclase
e.g. intrusive variety only = Peridotite - common in upper mantle
D. Volcanism
1. Volcanism- process by which magma, gas, and water are released from the
interior of the earth. Volcanic processes and eruptions often result in the spewing
and build up of volcanic material about a volcanic center, constructing a volcanic
edifice commonly referred to as a volcano.
a. Status of Volcanic History
(1) Active: volcano observed in eruption during historic time
(2) Dormant: volcano with no historic record however show evidence
of geologically recent activity
(a) volcanic deposits
(b) hydrothermal activity
(3) Extinct: no historic record and no evidence of geologically recent
activity
2. Nature of Volcanic Activity
a. Style of volcanism; i.e. Explosive vs. Quiescent is determined by the
composition of the magma, its temperature, and amount of dissolved gases
contained within. All of which influence the magmas viscosity, or resistance
to flow.
(1) > viscosity, > violent nature of the eruption
(2) < viscosity, < explosive nature of the eruption 112 b. Factors affecting viscosity (1) temperature: the higher the temperature the lower the viscosity, i.e. the more kinetically active the magma is at atomic level, the less resistance to flow it possesses. (a) Temp range of lavas: 1000-2700 F (540-1480 C) i) Basaltic Lavas: 2000 F melting pt. a) quiescent eruptions ii) Rhyolitic Lavas: 1200 F melting pt. a) explosive eruptions (2) chemical composition: the SiO or silica content of the magma also 2 influences the viscosity. (a) Rhyolitic/Granitic magma = 70% silica i) Very "sticky" explosive eruptions (b) Andesitic/intermediate magma = 60% silica, (c) basaltic magma = 50% silica. i) In general > silica content, > viscosity of magma,
believed to result from tendency of complex silica
anions to form long chains of molecules before
crystallization begins. Thus granitic magmas are more
viscous than basaltic magmas.
(3) Gas content:
(a) dissolved gasses tend to < viscosity of magma, (b) gasses also exert pressure on magma resulting in explosive eruption of magma from vent i) "Degassing" as magma rises towards surface, confining pressure decreases, and temperature slightly decrease resulting in expansion of gasses and POW! a) Product: frothy gaseous lava b) pumice and glass shards ii) Fluid basaltic lavas easily allow gases to escape, often resulting in lava fountains such as in Hawaii, generally quiescent eruptions 113 (4) Phreatic State: (a) external occurrences of groundwater, surface water, snow and ice i) can create large steam explosions and increase explosivity of eruption 3. Products of Volcanic Eruptions a. Lava Flows- lava may be produced from any composition magma, but in general flowing or molten lava is commonly associated with low silica, basaltic composition magmas (e.g. Hawaii) (1) Hawaiian-type lavas- basaltic composition (60% silica), slowly flow down slopes, cooling to form basalt. (a) Pahoehoe flows-lava flows with a smooth congealed skin, a whipped or ropy appearance. (b) aa flows- more blocky in appearance, flows are rough jagged blocks with angular edges. i) These are generally lower temperature lavas than Pahoehoe flows, thus tend to be cool, blocky, and thick. b. Escaping Gases from Lava- (1) Magmas hold dissolved gases within them, as these magmas are extruded as lava, gases begin to escape. (a) Gases estimated to compose 1-5% of total wt. of lava, i) most of which is water vapor (70%), ii) Lesser amounts of carbon dioxide (15%), iii) Sulfur oxide and nitrogen oxides (<5%), also hydrogen, chlorine, and argon. c. Pyroclastic Materials - fragments of pulverized rock and lava ejected from a volcano. These ejecta range in size from very fine dust or ash to sand sized volcanic ash, to house-sized volcanic bombs and blocks. (a) Pyroclastic eruptions are commonly associated with highly viscous rhyolitic-magmas with high-pressure buildup of gases (b) May also be associated with basaltic magmas (c) Tephra- airborne volcanic material of any size (1) fine ash- result of gas-filled frothy magma, gases expand and blast semi-cohesive lava into tiny pieces to form ash. (a) Tuff- deposits of ash 114 i) welded tuffs- glass shards in ash heat-fuse after deposition. (2) Pumice- sand to gravel sized fragments of cooled lava with many air voids. (3) Lapilli- walnut sized pyroclastic ejecta. (4) Cinders- pea-sized basaltic particles (5) Blocks and bombs- pyroclastic fragments larger than lapilli, blocks = comprised of ejected hardened lava, bombs=ejected as molten lava. Bombs are semi-molten when ejected and attain a stream line shape as result of aerial shear forces exerted on it as follows its trajectory through the atmosphere. (6) Composition of Pyroclastic Material (a) Crystals- single mineral crystals of varying size (b) Lithic Fragments: volcanic rock fragments (c) Vitric Fragments: glassy shards from rapid cooling of magma I. TYPES OF VOLCANIC ERUPTIONS A. Hawaiian Type 1. Type Area: Hawaiian Islands 2. Eruptive Style: a. low-viscosity, fluid lava eruptions (1) basaltic composition (a) 2000 F temp. b. Quiescent eruptions c. elongate fissure vents to domal volcanic centers d. large volume lava eruptions (1) lava curtains (2) lava fountains (3) lava rivers e. lava-dominant, low amounts of pyroclastics/tephra B. Icelandic Type: Fissure Eruptions 1. Type Area: Iceland, Mid-Atlantic Ridge 2. Eruptive Style: a. Elongate, laterally extensive fissure eruptions (1) lack of central vent/volcanic cone 115 b. hot, fluid basaltic lavas c. large volume eruptions (1) fluid lava: flows laterally extending 100's of miles (2) sheet geometry to lava flows (3) Lava fountains/lava curtains 3. Other Localities a. Columbia Plateau of Oregon/Washington/Idaho (1) Columbia River Basalts (a) >500,000 sq. km area
(b) Fissure eruptions with vents in NE Oregon
(c) cumulative thickness of >14,000 Ft
b. Snake River Plain of Idaho
c. Deccan Plateau of India
d. Parana Region of South America
C. Strombolian Type
1. Type Area: Volcano Stromboli, Sicily
2. Eruptive Style:
a. Basaltic Magmas
(1) Cooler and more viscous than Hawaiian
(2) Modest to high explosivity
(3) Pyroclastic Fragments common
(a) blocks, bombs, breadcrust
D. Vulcanian Type
1. Type Area: Vulcano- volcanic island off coast of Sicily
2. Eruptive Style
a. Basaltic to Andesitic Magmas
(1) Of higher silica content compared to Strombolian
(a) > viscosity
(b) > explosivity
b. Tendency toward to congealed vent plugs/crusts
(1) Explosive plug blow-out
c. Pyroclastic Eruptions common
(1) blocks, bombs, ash, scoria, pumice
E. Plinian Type
1. Type Area: Mt. Vesuvius, mainland Italy
a. Major eruption, 79 A.D.
b. Destruction of Pompeii and Herculaneum
116
c. First hand account by Pliny the Elder and Pliny the Younger
2. Eruptive Style
a. Andesitic magmas of increased silica content
b. Very violent/explosive eruptions
(1) Gas and tephra
(a) Pumice and ash eruptions
(2) Huge tephra clouds to altitudes of 200,000 Ft
c. Post-eruption lahars and/or mudflows common
F. Pelean Type
1. Type Area: Mt. Pelee, Martinique, West Indies (Carribbean Plate)
2. Eruptive Style
a. Explosive Eruptions
(1) high viscosity magma
(2) vent plugging followed by gas-charged eruption
b. Mixtures of lava, gas and hot pyroclastic material
(1) Nuees Ardentes: "fire clouds"
(a) Process: hot, glowing ash clouds
i) searing ash and gas mixtures
ii) density clouds with D>Air, rolling mixture laterally down
volcanic slopes
iii) Gas thrust upward into eruptive column
iv) Base Surge: Lateral blast of ash cloud
(b) Ignimbrites: welded nuee ardent deposits
i) glowing ash flow sheet
ii) welded tuffs
c. Plinian: high-cloud eruptions associated with deep gas build-up
d. Peleean: low-cloud Nuee Ardents associated with shallow gas build-up
G. Krakatoan Type
1. Type Area: Krakatoa a volcanic island between Java and Sumatra in southeast
Asia
a. Most violent eruption in recorded history
b. Ramifications felt world-wide in 1883 eruption
2. Eruptive Style:
a. Caldera Collapse
(1) Calderas- blowing apart of volcanic cone or collapse of volcanic
cone into central vent
b. Highly explosive eruption
(1) abundance of pyroclastic material/ash
(2) ash encircled the earth
117
(a) "nuclear winter" phenomena for 3 years
i) blockage of solar radiation
ii) below normal temperatures
H. Mt. St. Helens
1. Type Area: Mt. St. Helens, Washington Cascades
2. Eruptive Style:
a. Andesitic magma
(1) High viscosity, explosive eruptions
b. Magmatically induced seismic activity
c. seismically induced landslide
(1) reduction of lithostatic pressure
d. violent pyroclastic eruption
I. Solfataric Eruptions
1. gas emission only from volcanic center
2. Fumaroles: submarine gas vents
J. General Relations
1. With increasing explosivity; increasing height of eruptive column
a. Hawaiian Column Height: 2 km
b. Strombolian: 10 km
c. Subplinean: <30 km d. Ultraplinean: < 55 km II. VOLCANOGENIC LANDFORMS A. Volcanic Edifices 1. Volcanoes-mountainous accumulations of volcanic material 2. Anatomy of Volcano a. Crater- steep-walled depression at summit of volcano, < 1 km in diameter b. Calderas - large craters > 1 km.
c. Magma Chamber - magma center located beneath volcano, source of
magma/lava.
d. Central vent or pipe- conduit leading from magma chamber to crater or
opening of volcano
e. Flank Eruption- eruption of volcanic materials from side of volcano, not
through central vent.
f. parasitic cone- smaller secondary volcanic buildup on side of volcano, via
flank eruptions
118
B. Volcano Morphology
1. Shield Volcanoes
a. broad, shield shape, gentle slopes, low profile
b. associated with basaltic lavas (low viscosity lavas).
c. Hawaiian-type volcanoes
(1) Fissure eruptions from volcanic edifice
(2) layered basalt lava flows
(3) little pyroclastic debris
(4) Upwards of 30,000 Ft vertical relief from ocean floor
2. Composite Cones
a. Composite cones or Strato Volcano- volcanoes comprised of a mixture or
alternating layers of lava and pyroclastic material,
b. Generally form large volcanoes, often associated with violent eruptions
(e.g. Mt. St. Helens) and andesitic magmas (sl. more siliceous than basalt).
(1) Composite cones produce:
(a) nuee ardents - glowing clouds of hot volcanic ash.
i) hot ash flows
ii) gas-driven
(b) lahars - debris flows formed of water saturated volcanic
debris.
i) cold-state debris flows
3. Plug Domes
a. Steep-faced dome composed of obsidian and pumice
b. very viscous magma, extremely plastic and sticky
(1) rhyolitic-dacitic compositions
4. Cinder Cones
a. Cinder cones- composed of ejected lava fragments or pyroclastic material
(1) Avg. diameter: < 1.5 km (2) Volume: 104-107 cu. m. b. Steeper sides to volcano than shield type (1) Accumulated pyroclastic debris at angle of repose (30-35 degrees) c. Cones occur singly or in clusters (1) Cone fields 119 5. Spatter Cones a. Parasitic cones and vent eruptions b. Ejected lava (1) bombs and spatter 6. Table Mountains a. Flat-topped volcanic cones with steep sides b. Sub-glacial volcanism/melt-water quenching (1) pillow-lavas (2) glassy accumulations 7. Calderas a. Extremely large craters > several km in diameter
(1) e.g. Crater Lake in Oregon
(a) Remanent caldera of Mt. Mazama
i) Explosion dated at 6000-7000 yrs ago
ii) "Mazama Ash" deposit throughout western interior
b. Causes
(1) Explosion of summit area
(2) volcanic collapse
(a) stoping of magma chamber
(b) collapse under weight of overburden
8. Maar- Phreatomagmatic crater with steep to vertical inner slopes surrounded by
tuff ring
a. explosive craters formed by interaction of magma and water saturated
depression (sub-aqueous lake eruptions)
(1) characterized by volcanic breccia in central vent with collapsed
margins
9. Landform Evolution of Volcanoes
a. < in relief of constructional landform b. > drainage density
c. > soil development on slopes
d. > weathered sediment apron surrounding core
III. LAVA FLOW MORPHOLOGY
A. Hawaiian Types- low-viscosity basaltic lava flows
1. Aa- blocky, rough lava flows
a. higher viscosity than Pahoehoe
b. crumbly flow advance, crusting process
2. Pahoehoe- ropy, smooth lava flows
a. lower viscosity than Aa
b. fluid lava flows
120
B. Pressure Ridges- crenulated flow lines on lava flow, perpendicular to direction of flow
C. Lava Tubes- solidified exterior/crust forming
1. continued molten flow through tube
D. Flow Processes
1. Lobate flow form
2. lava streams
3. levees
4. Water Cooled lava
a. Chilled glassy rinds
b. Pillow lavas
E. Differential Erosion and Lava Flows
1. With erosion process over time
a. Lava flows commonly form resistant cap rocks and serve as ridge formers
IV. INTRUSIVE IGNEOUS LANDFORMS
A. Intrusive Activity and Phenomenon (Plutons: Cooled from below)
1. Intrusive- refers to injection and cooling of magma beneath the earth's surface
a. Dikes - planar bodies of igneous intrusive rock that resulted from the
injection of magma across strata or layers of rock, i.e. discordant sheet-like
intrusive bodies.
(1) Feeder Dikes: dikes may represent feeder fissures supplying
magma to form surface volcanic lava flows
(2) Radial Dike Swarms: series of dikes radiating outward from volcanic
center
(3) Ring Dikes: concentric sets of ring-shaped dikes
(a) Dikes may dip inward toward central feeder point
(4) Differential Erosion: dikes commonly form resistant, tabular bodies
that stand high in relief on landscape
b. Volcanic Necks - column-shaped landforms comprised of congealed
magma
(1) solidified plumbing conduit of volcanic center
(a) differential erosion leaves neck standing high in relief
i) e.g. Shiprock New Mexico, volcanic neck with ring dike
complex
121
c. Sills - planar bodies of igneous intrusive rock that resulted from the injection
of magma parallel to strata or layers of rock, i.e. concordant sheet-like
intrusive bodies.
(1) May stand high in relief; resistant to erosion
(a) Mesas- flat-topped mountains
(b) Cuestas
(c) Hogbacks
d. Laccoliths - inverted lense-shaped igneous intrusive bodies (convex side
up), analogous to a sill, but much larger and result in upwarping pre-existing
strata or rock layers (e.g. Black Hills of South Dakota).
(1) Intrusive process results in doming of surrounding rock strata
(a) Cuesta-hogback relations surrounding central laccolithic
intrusion
e. Batholiths- large intrusive bodies of igneous rock that are > 100 sq. km. in
diameter, in reality magma chambers that have cooled and solidified
beneath the earth's surface (e.g. Sierra Nevada Mountains of California,
Idaho Batholith)
(1) Commonly form granitic cores of mountain ranges
(a) stand high in relief
(b) commonly form exfoliation domes
f. Stocks- massive igneous rock intrusions < 100 sq. km. in diameter

Batuan Beku (igneous Rock)

BATUAN BEKU
Batuan beku merupakan batuan yang berasal dari hasil proses pembekuan magma. Igneous berasal dari kata ignis yang berarti api atau pijar, karena magma merupakan material silikat yang panas dan pijar yang terdapat di dalam bumi.
Magma merupakan material silikat yang sangat panas yang terdapat di dalam bumi dengan temperatur berkisar antara 600oC sampai 1500oC. Magma disusun oleh bahan yang berupa gas (volatil) seperti H2O dan CO2, dan bukan gas yang umumnya terdiri dari Si, O, Fe, Al, Ca, K, Mg, Na dan minor element seperti V, Sr, Rb, dll. Magma terdapat dalam rongga di dalam bumi yang disebut dapur magam (magma chamber). Karena magma relatif lebih ringan dari batuan yang ada disekitarnya, maka magma akan bergerak naik ke atas. Gerakan dari magma ke atas ini kadang-kadang disertai oleh tekanan yang besar dari magma itu sendiri atau dari tekanan disekitar dapur magma, yang menyebabkan terjadi erupsi gunung api. Erupsi gunung api ini kadang-kadang hanya menghasilkan lelehan lava atau disertai dengan letusan yang hebat (eksplosif).
Lava merupakan magma yang telah mencapai permukaan bumi, dan mempunyai komposisi yang sama dengan magma, hanya kandungan gasnya relatif lebih kecil. Lava yang membeku akan menghasilkan batuan beku luar (ekstrusif) atau batuan volkanik. Magma yang tidak berhasil mencapai permukaan bumi dan membeku di dalam bumi akan membentuk batuan beku dalam (instrusif) atau batuan beku plutonik.

Proses Kristalisasi Magma
Karena magma merupakan cairan yang panas, maka ion-ion yang menyusun magma akan bergerak bebas tak beraturan. Sebaliknya pada saat magma mengalami pendinginan, pergerakan ion-ion yang tidak beraturan ini akan menurun, dan ion-ion akan mulai mengatur dirinya menyusun bentuk yang teratur. Proses ini disebut kristalisasi. Pada proses ini yang merupakan kebalikan dari proses pencairan, ion-ion akan saling mengikat satu dengan yang lainnya dan melepaskan kebebasan untuk bergerak. Ion-ion tersebut akan membentuk ikatan kimia dan membentuk kristal yang teratur. Pada umumnya material yang menyusun magma tidak membeku pada waktu yang bersamaan.
Kecepatan pendinginan magma akan sangat berpengaruh terhadap proses kristalisasi, terutama pada ukuran kristal. Apabila pendinginan magma berlangsung dengan lambat, ion-ion mempunyai kesempatan untuk mengembangkan dirinya, sehingga akan menghasilkan bentuk kristal yang besar. Sebaliknya pada pendinginan yang cepat, ion-ion tersebut tidak mempunyai kesempatan untuk mengembangkan dirinya, sehingga akan membentuk kristal yang kecil. Apabila pendinginan berlangsung sangat cepat maka tidak ada kesempatan bagi ion untuk membentuk kristal, sehingga hasil pembekuannya akan menghasilkan atom yang tidak beraturan (hablur), yang dinamakan dengan mineral gelas (glass).
Pada saat magma mengalami pendinginan, atom-atom oksigen dan silikon akan saling mengikat pertama kali untuk membentuk tetrahedra oksigen-silikon. Kemudian tetrahedra- tetrahedra oksigen-silikon tersebut akan saling bergabung dan dengan ion-ion lainnya akan membentuk inti kristal dari bermacam mineral silikat. Tiap inti kristal akan tumbuh dan membentuk jaringan kristalin yang tidak berubah. Mineral yang menyusun magma tidak terbntuk pada waktu yang bersamaan atau pada kondisi yang sama. Mineral tertentu akan mengkristal pada temperatur yang lebih tinggi dari mineral lainnya, sehingga kadang-kadang magma mengandung kristal-kristal padat yang dikelilingi oleh material yang masih cair.
Komposisi dari magma dan jumlah kandungan bahan volatil juga mempengaruhi proses kristalisasi. Karena magma dibedakan dari faktor-faktor tersebut, maka kenampakan fisik dan komposisi mineral batuan beku sangat bervariasi. Dari hal tersebut, maka penggolongan (klasifikasi) batuan beku dapat didasarkan pada faktor-faktor tersebut di atas. Kondisi lingkungan pada saat kristalisasi dapat diperkirakan dari sifat dan susunan dari butiran mineral yang biasa disebut sebagai tekstur. Jadi klasifikasi batuan beku sering didasarkan pada tekstur dan komposisi mineralnya.

Tekstur Batuan Beku
Tekstur pada batuan beku digunakan untuk menggambarkan kenampakan batuan yang didasarkan pada ukuran (sifat) dan susunan kristal-kristal penyusun batuan beku. Tektur merupakan ciri yang sangat penting, karena tekstur dapat menggambarkan kondisi proses pembentukan batuan beku. Kenampakan ini memungkinkan ahli geologi untuk mengetahui kejadian batuan beku di lapangan.
Tekstur terpenting yang mempengaruhi tekstur batuan beku adalah tingkat kecepatan pembekuan magma. Pembekuan magma yang lambat akan menghasilkan butir-butir kristal yang besar. Proses ini terjadi pada magma yang terdapat jauh di bawah permukaan bumi atau material yang disemburkan oleh gunung api pada saat erupsinya, akan mengalami pembekuaan yang sangat cepat.
Batuan beku yang terbentuk pada atau dekat dengan permukaan bumi akan menunjukkan tekstur yang berbutir halus yang disebut afanitik. Butiran mineral pada batuan beku afanitik sangat kecil, sehingga sangat sulit dibedakan jenis mineralnya dengan mata biasa. Meskipun jenis mineralnya sulit ditentukan karena ukurannya yang sangat halus, tetapi batuan ini dapat dicirikan oleh warnanya yang sangat terang, menengah atau gelap. Batuan beku afanitik yang berwarna terang terutama disusun oleh mineral non ferromagnesian silicate. Sedang batuan beku afanitik yang berwarna gelap disusun oleh mineral-mineral feromagnesian silikat.
Kenampakan yang umum pada batuan beku afanitik adalah adanya lubang-lubang bekas keluatnya gas yang bentuknya membundar atau memanjang yang disebut vesikuler, dan umumnya terdapat pada bagian luar dari aliran lava.
Batuan beku yang terbentuk jauh di bawah permukaan akan menghasilkan tekstur butiran yang kasar, yang disebut faneritik. Tekstur ini menunjukkan butiran yang kasar dan relatif sama besar, serta mineral-mineralnya dapat dibedakan dengan mata biasa tanpa bantuan alat pembesar. Batuan beku faneritik ini karena terbentuk jauh di bawah permukaan, maka batuan ini akan muncul ke permukaan setelah batuan yang menutupinya mengalami proses erosi.
Massa magma yang besar yang terletak jauh di kedalaman bumi, membutuhkan waktu yang cukup lama untuk proses pembekuannya, puluhan ribu tahun atau bahkan jutaaan tahun. Karena semua mineral dalam magma tidak mengkristal pada waktu yang bersamaan, maka akan memungkinkan untuk beberapa mineral membentuk kristal-kristal yang cukup besar. Jika magma yang mengandung beberapa kristal besar mengalami perubahan kondisi lingkungannya, maka sisa dari magma akan mengalami pembekuan yang sangat cepat sehingga menghasilkan butiran kristal yang halus. Batuan yang dihasilkan akan menunjukkan kristal-kristal kasar dikelilingi atau tertanam pada matrik dari kristal-kristal yang berbutir halus. Kristal-kristal yang besar disebut fenokris, sedang matrik kristal-kristal yang kecil disebut masa dasar. Batuan beku yang mempunyai tekstur semacam ini disebut batuan beku porfir (porphyry).
Pada beberapa aktivitas gunung api, magma yang setengah padat akan dilemparkan ke atmosfera dan akan mengalami pembekuan yang sangat cepat. Pembekuan yang sangat cepat ini akan menghasilkan tekstur gelas (glass). Batuan yang mempunyai tekstur semacam ini adalah obsidian.
Meskipun kecepatan pembekuan magma merupakan faktor yang utama pembentuk tekstur batuan beku, faktor lain yang juga penting pengaruhnya terhadap pembekuan tekstur adalah komposisi magma. Magma basaltik yang bersifat encer, umumnya akan membentuk batuan kristalin apabila mengalami pembekuan yang cepat pada aliran tipis lava. Pada kondisi yang sama, magma granitik, yang umumnya lebih kental, akan lebih memungkinkan untuk membentuk batuan dengan tekstur gelas. Akibatnya batuan lelehan lava yang banyak disusun oleh gelas volkanik mempunyai komposisi granitik. Sebaliknya lelehan lava basaltik yang mengalir di laut, bagian permukaannya akan mengalami pembekuan yang sangat cepat sehingga menghasilkan lapisan tipis mineral gelas.
Beberapa batuan beku dibentuk dari konsolidasi fragmen batuan yang berasal dari erupsi gunung api. Material yang dikeluarkan biasanya berupa debu volkanik yang sangat halus, lapili atau bongkah besar yang berbentuk menyudut yang memungkinkan berasal dari batuan dinding sekitar kawah yang dilemparkan pada saat erupsinya. Batuan beku yang disusun oleh fragmen batuan semacam ini disebut bertekstur piroklastik.
Kenampakan yang umum dari batuan piroklastik adalah disusun oleh glass shard. Batuan piroklastik lainnya disusun oleh fragmen-fragmen batuan yang tersemen bersama-sama beberapa waktu kemudian. Karena batuan piroklastik ini dibentuk dari individual fragmen, maka teksturnya kadang-kadang sama dengan tekstur batuan sedimen daripada batuan beku.

Komposisi Mineral
Mineral-mineral yang membentuk batuan beku dideterminasi oleh komposisi kimia magma darimana mineral-mineral tersebut mengkristal. Seperti halnya batuan beku yang telah diketahui mempunyai variasi yang sangat besar, maka dapat pula diasumsikan bahwa macam magmapun mempunyai variasi yang besar pula. Pada ahli geologi telah mendapatkan bahwa satu gunung api mempunyai tingkat erupsi yang bervariasi kadang-kadang mengeluarkan lava yang mempunyai mineral yang berbeda, terutama pada gunung api yang mempunyai periode letusannya cukup lama. Dari hal tersebut dapat dikatakan bahwa magam yang sama kemungkinan dapat menghasilkan kandungan mineral yang bervariasi.
N.L.Bowen merupakan seorang ahli yang pertama kali melakukan penyelidikan terhadap proses kristalisasi magma pada awal abad ke 20 ini. Hasil penyelidikan Bowen di laboratorium menunjukkan bahwa mineral tertentu akan mengkristal pertama kali. Dengan penurunan temperatur, mineral lain akan mulai mengkristal. Sejalan dengan proses pengkristalan dari magma, komposisi dari magma yang tersisa selalu mengalami perubahan juga. Sebagai contoh, pada saat magma telah mengalami pembekuan kira-kira 50 %, magma yang tersisa akan mengalami penurunan kandungan unsur-unsur besi, magnesium dan kalsium, karena unsur-unsur ini dijumpai pada mineral-mineral yang terbentuk pertama kali. Tetapi pasa saat yang bersamaan, komposisi magma lebih diperkaya oleh kandungan unsur-unsur yang banyak terkandung dalam mineral-mineral yang terbentuk kemudian, seperti unsur-unsru sodium dan potasium. Demikian juga kandungan silikon dalam larutan magma semakin bertambah pada proses kristalisasi berikutnya.
Bowen juga menunjukkan bahwa mineral-mineral yang telah mengkristal dan masih terdapat dalam lingkungan magma yang masih cair, akan bereaksi dengan sisa cairan magma dan menghasilkan mineral berikutnya. Oleh sebab itu susunan atau urutan proses kristalisasi mineral dikenal dengan nama Bowen’s reaction series. Pada bagian kiri dari susunan ini olivin yang merupakan mineral pertama yang terbentuk, akan bereaksi dengan cairan magma dan membentuk piroksin. Reaksi ini akan terus berlangsung sampai mineral yang terakhir dalam seri ini yaitu biotit, terbentuk. Susunan sebelah kiri ini disebut sebagai discontinuous reaction series, karena tiap mineral yang terbentuk mempunyai struktur kristal yang berbeda. Olivin disusun oleh tetrahera tungal, dan mineral lain pada seri ini disusun oleh rangkaian rantai tunggal, rantai ganda dan struktur lembaran. Pada umumnya reaksi yang terjadi tidak sempurna, sehingga mineral-mineral yang bervariasi ini akan hadir pada saat yang bersamaan.
Pada susunan bagian kanan reaksi berlangsung terus menerus. Mineral yang pertama kali terbentuk adalah mineral feldspar yang kaya akan kalsium (Ca-feldspar) bereaksi dengan ion-ion sodium (Na) yang semakin meningkat persentasenya di dalam magma. Kadangkala kecepatan pendinginan berlangsung sangat cepat sehingga menghambat perubahan yang sempurna dari kalsium feldspar menjadi sodium feldspar. Bila hal ini terjadi zoning pada mineral feldspar, dimana kalsium feldspar di bagian intinya dikelilingi oleh sodium feldspar.
Pada proses kristalisasi, setelah magma mengalami pembekuan, sisa magma akan membentuk mineral kuarsa, muskovit dan potas feldspar (ortoklas). Meskipun mineral-mineral yang terakhir disebutkan terdapat dalam urutan Bowen’s reaction series, tetapi bagian ini tidak benar-benar merupakan reaction series.
Walaupun Bowen menunjukkan proses kristalisasi mineral dari magma dengan sistematik, tetapi bagaimana Bowen’s reaction series dapat menceritakan keanekaragaman dari batuan beku ? Pada suatu tingkat proses kristalisasi magma, bagian yang telah mengkristal lebih dulu (padat) akan selalu memisahkan diri dari bagian yang cair. Hal semacam ini dapat terjadi, karena mineral-mineral yang mengkristal lebih dahulu akan lebih berat daripada bagian magma yang masih cair, sehingga mineral-mineral tersebut akan turun ke bawah dan terkonsentrasi pada dapur magma. Proses pengendapan ini terjadi secara bertahap mulai dari mineral-mineral gelap seperti olivin. Bilamana sisa dari magma kemudian mengkristal, baik di tempat tersebut ataupun di tempatnya yang baru karena mengalami migrasi dari dapur magma, maka akan terbentuk batuan beku dengan komposisi yang berbeda dengan komposisi magma asal.
Proses segregasi mineral oleh pemisahan dan diferensiasi kristalisasi disebut fractional crystallization (kristalisasi fraksional). Pada tiap tingkatan dari proses kristalisasi, cairan magma terpisah dari bagian magma yang telah padat. Akibatnya kristalisasi fraksional akan menghasilkan batuan beku dengan rentang komposisi yang cukup lebar.
Bowen berhasil menunjukkan bahwa melalui proses kristalisasi fraktional, satu jenis magma dapat menghasilkan beberapa macam batuan beku. Tetapi penelitian yang baru lebih menunjukkan bahwa proses kristalisasi fraksional saja tidak cukup untuk menjelaskan keanekaragaman batuan beku yang telah banyak diketahi. Meskipun lebih dari satu macam batuan beku dapat terbentuk dari satu jenis magma, tetapi masih ada mekanisme lain yang dapat menghasilkan magma dengan komposisi yang sangat beragam.

Penamaan Batuan Beku
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, batuan beku diklasifikasikan atau dikelompokkan berdasarkan tekstur dan komposisi mineralnya. Tekstur batuan beku dihasilkan oleh perbedaan proses pembekuannya, sedangkan komposisi mineral batuan beku sangat tergantung pada komposisi kimia magma dan kondisi lingkungan proses kristalisasinya. Dari hasil penyelidikan Bowen, mineral yang mengkristal pada kondisi yang sama akan menyusun batuan beku yang sama pula. Sehingga dapat dikatakan bahwa klasifikasi batuan beku sangat tergantung pada Bowen’s reaction series.
Mineral-mineral yang pertama mengkristal, Ca feldspar, piroksin dan olivin, merupakan mineral yang kandungan Fe, Mg dan Ca-nya tinggi dan kandungan Si rendah. Basalt merupakan batuan beku ekstrusif dengan komposisi mineral-mineral tersebut, tetapi istilah basaltik (basalan) digunakan untuk batuan beku dengan tipe seperti basalt. Mengacu pada kandungan besinya, batuan beku basaltik dicirikan oleh warnanya yang gelap dan sedikit lebih berat dibandingkan dengan batuan beku lainnya yang dijumpai di permukaan.
Diantara mineral-mineral yang terakhir mengkristal adalah mineral potas feldspar dan kuarsa. Batuan beku yang mempunyai komposisi mineral didominasi oleh mineral-mineral tersebut disebut dengan tipe granitik. Batuan beku menengah (intermediate) disusun oleh mineral-mineral yang terdapat di bagian tengah dari Bowen’s reaction series. Amfibol bersama dengan plagioklas menengah merupakan mineral-mineral utama yang menyusun batuan beku tipe ini. Batuan beku yang mempunyai komposisi diantara granit dan basalt disebut sebagai tipe andestik.

Tabel. Batuan beku yang umum dijumpai

Granitik Andesitik Basaltik
Intrusif
Ekstrusif Granit
Riolit Diorit
Andesit Gabro
Basalt
Komposisi
Mineral
Utama Kuarsa
K-Feldspar
Na-Feldspar Amfibol
Plagioklas menengah
Biotit Ca-Feldspar
Piroksin
Komposisi
Mineral Tambahan Muskovit
Biotit
Amfifol Piroksin Olivin
Amfibol

Meskipun tiap kelompok batuan beku disusun oleh mineral utama yang terletak pada daerah tertentu dari Bowen’s reaction series, tetapi terdapat juga mineral tambahan yang jumlahnya tidak begitu banyak. Sebagai contoh, batuan beku granitik terutama disusun oleh mineral kuarsa dan potas feldspar (K-feldspar), tetapi kadang-kada juga dijumpai mineral-mineral muskovit, biotit, amfibol dan sodium feldspar (Na-feldspar) dalam jumlah yang sedikit sebagai mineral tambahan.
Selain tiga kelompok batuan beku seperti yang telah diuraikan di atas, terdapat juga batuan beku yang mempunyai komposisi diantara ketiga kelompok batuan beku tersebut. Sebagai contoh, batuan beku instrusif yang disebut granodiorit, disusun oleh mineral-mineral yang menyusun batuan beku granitik dan batuan beku andesitik. Batuan beku lain yang cukup penting adalah peridotit, yang komposisi mineralnya terutama terdiri dari olivin. Batuan ini termasuk batuan beku ultra basa dan merupakan penyusun utama dari mantel bumi bagian atas.
Faktor yang penting pada komposisi mineral batuan beku adalah kandungan silika (SIO2). Persentase silika dalam batuan beku sangat bervariasi, dan sebanding dengan kelimpahan mineral lainnya. Contohnya, batuan yang mengandung silika rendah, kandungan kalsium, besi dan magnesiumnya tinggi. Kandungan silika dalam batuan beku tergantung pada tipe dari batuan bekunya. Batuan beku granitik (asam) mempunyai kandungan silika lebih besar dari 66%, batuan beku andesitik (menengah) berkisar antara 55%-66%, batuan beku basaltik (basa) berkisar antara 45%-55%, dan batuan beku ultra basa kurang dari 45%. Kandungan silika dalam magma juga akan mempengaruhi sifat dari magma tersebut. Magma granitik yang kandungan silikanya tinggi bersifat kental (vicous) dan mempunyai titik beku (lebur) sekitar 800oC. Sedangkan magma basaltik bersifat encer dan titik bekunya (lebur) sekitar 1200oC atau lebih tinggi.
Batuan beku yang mempunyai komposisi mineral yang sama tidak selalu mempunyai nama yang sama. Jadi kenampakan sifat fisik (tekstur) merupakan dasar utama dalam pemberian nama daripada komposisi mineral. Granit merupakan batuan beku instrusif yang bertekstur kasar, sedang batuan beku dengan komposisi mineral yang sama dengan granit tetapi bertekstur halus mempunyai nama riolit.
for u Miners

Batuan metamorf

BATUAN METAMORF


Proses Metamorfisme
Proses metamorfisme adalah proses perubahan batuan yang sudah ada menjadi batuan metamorf karena perubahan tekanan dan temperatur yang besar. Batuan asal dari batuan metamorf tersebut dapat batuan beku, batuan sedimen dan batuan metamorf sendiri yang sudah ada. Kata metamorf sendiri adalah perubahan bentuk. Agen atau media menyebabkan terjadinya proses metamorfisme adalah panas, tekanan dan cairan kimia aktif. Sedangkan perubahan yang terjadi pada batuan meliputi tekstur dan komposisi mineral.
Kadangkala proses metamorfisme tidak berlangsung sempurna, sehingga perubahan yang terjadi pada batuan asal tidak terlalu besar hanya kekompakkannya yang bertambah. Proses metamorfisme yang sempurna menyebabkan karakteristik batuan asal tidak terlihat lagi. Pada kondisi perubahan yang sangat ekstrim, peningkatan temperatur mendekati titik lebur batuan, padahal perubahan batuan selama proses metamorfisme harus tetap dalam keadaan padat. Apabila peningkatan temperatur samapi meleburkan batuan, maka proses tersebut sudah tidak termasuk pada proses metamorfisme lagi, tetapi sudah menjadi proses aktivitas magma.
Proses metamorfisme terjadi apabila kondisi lingkungan batuan mengalami perubahan yang tidak sama dengan kondisi pada waktu batuan terbentuk, sehingga batuan menjadi tidak stabil. Untuk mendapatkan kestabilannya kembali pada kondisi yang baru maka batuan mengalami perubahan. Perubahan tersebut terjadi pada kondisi tekanan dan temperatur tekanan dan temperatur yang beberapa kilometer di bawah permukaan bumi. Karena pembentukannya yang sangat jauh di bawah permukaan, maka proses pembentukan batuan metamorf sangat sulit dipelajari oleh geologiawan.
Proses metamorfisme sering terjadi pada salah satu dari tiga fenomena pembentukan batuan metamorf. Pertama, pada proses pembentukan pegunungan, batuan yang menyusun suatu daerah yang luas, mengalami tekanan dan perubahan temperatur bersamaan dengan terjadinya deformasi pada batuan tersebut. Akibatnya terjadilah pembentuan batuan metamorf pada daerah yang sangat luas. Proses ini disebut dengan proses metamorfisme regional. Kedua, ketika batuan bersentuhan atau dekat dengan aktivitas magma, akan terjadi proses metamorfisme kontak. Pada proses ini perubahan disebabkan terutama oleh peningkatan temperatur yang sangat tinggi dari magma, sehingga terjadi efek pemanggangan (baking efect) pada batuan disekitar magma. Ketiga, merupakan proses metamorfime yang sangat jarang, terjadi perubahan sepanjang zona sesar. Pada proses ini batuan disepanjang zona tersebut mengalami penghancuran menjadi material yang sangat halus yang disebut milonat, atau material yang kasar yang disebut breksi sesar, karena kenampakannya seperti breksi pada batuan sedimen. Proses ini disebut proses metamorfisme dinamik.

Agen Proses Metamorfisme
Agen atau media yang menyebabkan proses metamorfisme adalah panas, tekanan dan cairan kimia aktif. Ketiga media tersebut dapat bekerja bersama-sama pada batuan yang mengalami proses metamorfisme, tetapi derajat metamorfisme dan kontribusi dari tiap agen tersebut berbeda-beda. Pada proses metamorfisme tingkat rendah, kondisi temperatur dan tekanan hanya sedikit diatas kondisi proses pembatuan pada batuan sedimen. Sedangkan pada proses metamorfisme tingkat tinggi, kondisinya sedikit dibawah kondisi proses peleburan batuan.

Panas Sebagai Agen Metamorfisme
Panas merupakan agen metamorfisme yang paling penting. Batuan yang terbentuk dekat permukaan bumi akan mengalami perubahan kalau mengalami pemanasan yang tinggi pada waktu diterobos oleh magma dari dalam bumi. Akibat dari proses penerobosan ini tidak atau sedikit terlihat apabila proses tersebut terjadi pada atau dekat permukaan bumi. Hal ini terjadi karena pada tempat tersebut panas dari magma sudah tidak terlalu berbeda dengan kondisi batuan disekitarnya. Pada keadaan yang demikian hanya akan terjadi proses pembakaran saja pada batuan yang disebut baking efect.
Batuan yang terbentuk di permukaan juga dapat mengalami perubahan temperatur yang tinggi apabila batuan tersebut mengalami proses penimbunan yang dalam. Seperti telah diketahui bahwa temperatur akan meningkat dengan meningkatnya kedalaman (gradien geothermal). Pada kerak bumi bagian atas, rata-rata penaikan temperatur sekitar 30oC per kilometer. Pada pertemuan lempeng tektonik yang konvergen, batuan dapat mengalami pemindahan tempat ke tempat yang lebih dalam yaitu pada zona subduksi.
Pada pemindahan yang tidak begitu dalam, hanya beberapa kilometer, mineral tertentu seperti mineral lempung menjadi tidak stabil, dan akan mengalami rekristalisasi menjadi mineral yang lebih stabil pada kondisi lingkungannya yang baru. Mineral lain yang umumnya dijumpai pada batuan kristalin dan stabil pada kondisi temperatur dan tekanan yang lebih tinggi, akan mengalami proses metamorfisme pada kedalaman sekitar 30 kilometer.

Tekanan Sebagai Agen Metamorfisme
Tekanan seperti halnya temperatur akan meningkat dengan meningkatnya kedalaman. Tekanan ini seperti tekanan gas, akan sama besarnya ke segala arah. Tekanan yang terdapat di dalam bumi ini merupakan tekanan tambahan dari tekanan pada batuan oleh pembebanan batuan di atasnya. Batuan akan mengalami tekanan juga pada waktu terjadinya proses pembentukan pegunungan atau deformasi. Pada keadaan ini batuan akan mengalami penekanan yang berarah, dan pemerasan.
Batuan pada tempat yang dalam akan menjadi platis pada waktu mengalami proses deformasi. Sebaliknya pada tempat yang dekat permukaan bumi, batuan akan mengalami keretakan pada waktu mengalami deformasi. Hasilnya batuan yang bersifat rapuh (brittle) akan hancur dan menjadi mineral yang halus.

Proses Metamorfisme dan Aktivitas Larutan Kimia
Larutan kimia aktif, umumnya air yang mengandung ion-ion terlarut, juga dapat menyebabkan terjadinya proses metamorfisme. Pori-pori batuan pada umumnya terisi oleh air. Selain itu beberapa mineral hidrat mengandung air dalam struktur kristalnya. Bila terjadi penimbunan yang dalam pada batuan, air yang terdapat di dalam mineral akan ditekan keluar dari struktur kristalnya, dan akan memungkinkan terjadinya reaksi kimia. Air yang terdapat disekitar kristal akan merupakan katalisator terjadinya perpindahan ion.
Mineral biasanya mengalami rekristalisasi untuk membentuk konfigurasi struktur kristal yang lebih stabil. Pertukaran ion pada mineral akan membentuk mineral-mineral yang baru. Perubahan mineral yang dilakukan oleh air yang kaya mineral dan panas, telah banyak dipelajari di beberapa daerah gunung api seperti Yellowstone National Park, AS. Disepanjang pematang pegunungan lantai dasar samudera, sirkulasi air laut pada batuan yang masih panas mengubah mineral pada batuan beku basalt yang berwarna gelap menjadi mineral-mineral metamorfisme seperti serpentin dan talk.

Perubahan Tekstur dan Komposisi Mineral
Derajat metamorfisem direfleksikan oleh kenampakan tekstur dan komposisi mineral batuan metamorf. Pada batuan metamorf tingkat rendah, batuan akan lebih kompak dan padat dibandingkan dengan batuan asalnya. Sebagai contoh, batuan metamorf batusabat (slate) terbentuk dari proses kompaksi yang sudah lanjut dari serpih (shale). Pada kondisi yang lebih ekstrim, tekanan dapat menyebabkan mineral-mineral tertentu mengalami rekristalisasi. Seperti telah diuraikan sebelumnya, air memegang peranan yang sangat penting pada proses rekristalisasi dengan mempercepat terjadinya perpindahan ion pada mineral. Pada umumnya proses rekristalisasi memungkinkan pertumbuhan kristal menjadi lebih besar. Hal ini mengakibatkan banyak batuan metamorf disusun oleh mineral-mineral yang besar seperti pada batuan fanerik. Kristal-kristal dari beberapa mineral seperti mika mempunyai struktur lembaran, dan hornblende yang mempunyai struktur butiran yang panjang, apabila mengalami rekristalisasi akan membentuk penjajaran mineral. Orientasi mineral baru ini biasanya tegak lurus terhadap arah gaya tekan yang menyebabkan rekristalisasi tersebut. Hasil dari penjajaran mineral ini menyebabkan batuan menunjukan kenampakan seperti perlapisan yang disebut foliasi.
Ada beberapa foliasi tergantung pada derajat metamorfismenya. Selama perubahan dari serpih menjadi batusabak, mineral lempung yang stabil pada kondisi pemukaan, mengalami rekristalisasi menjadi lembaran-lembaran mineral mika yang halus, yang stabil pada kondisi tekanan dan temperatur yang tinggi. Selanjutnya selama kristalisasi, kristal-kristal mika yang halus membentuk orientasi, sehingga bidangnya yang datar akan membentuk penjajaran. Akibatnya batusabak sangat mudah dipecahkan melalui bidang lapisan dari mineral mikanya. Sifat yang semikian disebut belahan batuan (rock cleavage). Karena kristal-kristal mika yang menyusun batusabak sangat halus, maka foliasi pada batusabak tidak musah dilihat. Tetapi karena batusabak menunjukkan belahan batuan dengan sangat baik yang disebabkan oleh penjajaran dari mineral penyusunnya, maka batusabak disebut batuan metamorf berfoliasi.
Pada kondisi tekanan dan temperatur yang lebih tinggi, butiran mika yang sangat halus pada batusabak akan berkembang beberapa kali lebih besar. Kristal-kristal mika yang besar ini akan menyebabkan kenampakan batuan yang pipih. Kenampakan batuan yang demikian disebut sekistositas (schistosity), dan batuan dengan kenampakan yang demikian disebut batuan metamorf sekis (schist). Beberapa batuan sekias diberi nama sesuai dengan mineral yang menyusunnya. Apabila mineral yang menyusun dominan mineral mika, muscovit dan biotit, maka batuannya disebut sekis mika.
Pada proses metamorfisme tingkat tinggi, perpindahan ion-ion cukup ekstrim, sehingga menyebabkan terjadinya segregasi mineral butiran yang memberikan kenampakan “banded” pada batuan. Kenampakan ini ditunjukan oleh penjajaran mineral butiran seperti kuarsa. Batuan metamorf dengan kenampakan yang demikian disebut genes (gneiss). Batuan metamorf ini biasanya terbentuk dari ubahan batuan beku granit atau diorit, bahkan dapat juga terbentuk dari gabro atau serpih yang mengalami proses metamorfisme tingkat tinggi.
Batuan metamorf yang tidak menunjukkan struktur foliasi disebut batuan metamorf nonfoliasi. Batuan metamorf ini biasanya hanya disusun oleh satu jenis mineral dengan bentuk kristal equidimensional, sehingga sering juga batuan ini disebut batuan metamorf kristalin. Contoh yang baik adalah batugamping yang berbutir halus mengalami proses metamorfisme, maka butiran mineral kalsit yang halus tersebut bergabung membentuk kristal yang saling mengisi. Hasilnya adalah batuan metamorf yang mirip dengan batuan beku yang berbutir kasar. Batuan metamorf yang berasal dari batugamping disebut marmer (marble). Walaupun batuan tersebut cenderung nonfoliasi, tetapi pada kenampakan mikroskopis batuan ini menunjukkan pemipihan dan penjajaran butiran mineral. Lapisan tipis mineral lempung sering juga dijumpai pada batugamping, yang akan mengalami distorsi pada waktu proses metamorfisme. Distorsi yang berwarna gelap ini memberikan tekstur yang bagus pada marmer.
Pada proses metamorfisme serpih menjadi batusabak, mineral lempung mengalami rekristalisasi menjadi mika. Dalam beberapa hal komposisi kimia dari batuan uang mengalami rekristalisasi tidak mengalami perubahan, kecuali terjadinya penggabungan dari mineral penyusun batuan dengan ion tertentu yang terdapat dalam air untuk membentuk mineral baru yang lebih stabil pada kondisinya yang baru. Sebagai contoh mineral batuan metamorf yang umum adalah wolastonit. Mineral ini terbentuk pada waktu batugamping (CaCO3) yang banyak mengandung kuarsa (SiO2) mengalami metamorfisme kontak. Pada temperatur yang tinggi mineral kalsit dan kuarsa akan bereaksi membentuk wolastonit (CaSiO3) dan melepaskan karbon dioksida.
Proses metamorfisme seringkali membentuk mineral-mineral baru. Batuan samping dari suatu tubuh magma yang besar, akan mengalami ubahan oleh ion-ion yang banyak terdapat dalam larutan hidrotermal. Perkolasi air laut pada batuan kerak samudera yang baru terbentuk banyak mengandung ion-ion yang aktif yang bereaksi dengan batuan yang sudah ada. Proses ini menyebabkan banyak batuan kerak samudera kaya akan bijih tembaga.
Secara ringkas dapat dikatakan bahwa proses metamorfisme dapat menyebabkan terjadinya perubahan pada batuan termasuk peningkatan densitas batuan, pertumbuhan kristal-kristal besar, reorientasi dari butiran mineral menjadi perlapisan atau penjajaran yang disebut foliasi, dan transformasi dari mineral stabil pada temperatur tinggi. Juga ion-ion yang aktif dapat membentuk mineral baru yang bersifat ekonomis.

Batuan Metamorf Yang Umum

Batuan Berfoliasi (Foliated Rocks)
Batusabak (slate), merupakan batuan metamorf berfoliasi yang berbutir halus dan disusun oleh mineral mika. Batuan ini menunjukkan cleavage batuan yang sangat bagus. Karena sifatnya, maka batusabak sering digunakan sebagai atap, lantai, papan tulis dan meja bilyard. Batusabak terbentuk dari shale yang mengalami metamofisme tingkat rendah. Kadang-kadang batuan ini juga terbentuk dari batuan beku volkanik. Warna batusabak bervariasi tergantung pada kandungan mineralnya. Batusabak yang berwarna hitam banyak mengandung material organik, batusabak merah mengandung banyak oksida besi, dan batusabak hijau mengandung banyak mineral klorit, mineral yang menyerupai mika terbentuk dari Fe silikat. Karena batusabak terbentuk pada metamorfisme tingkat rendah, maka bidang perlapisan batuan asal kadang masih terlihat. Tetapi orientasi cleavage batuan batusabak pada umumnya cenderung memotong perlapisan batuan asal. Jadi tidak seperti shale yang dapat memisah melalui bidang perlapisan, batusabak memecah memotong bidang perlapisan.
Filit (phyllite), merupakan batuan metamorf yang terbentuk pada derajat metamorfismenya lebih tinggi dari batusabak, tetapi lebih rendah dari sekis. Batuan ini disusun oleh mineral-mineral pipih yang lebih besar daripada mineral yang menyusun batusabak, tetapi tidak cukup besar untuk dibedakan tanpa alat pembesar. Walaupun kenampakan filit hampir sama dengan batusabak, tetapi berbeda dengan batusabak dari kenampakannya yang lebih mengkilap. Filit biasanya menunjukan adanya cleavage dan disusun terutama oleh mineral-mineral halus seperti klorit dan mika.
Sekis merupakan batuan metamorf yang sangat mudah dikenal dan sangat umum seperti halnya genes. Sekis merupakan batuan metamorf yang mengandung lebih dari 50% mineral pipih umumnya biotit dan muskovit. Seperti batusabak, sekis berasal dari metamorfisme batuan yang berbutis halus seperti shale, tetapi metamorfismenya lebih tinggi. Bila batuan asalnya banyak mengandung silika, sekis akan mengandung lapisan tipis kuarsa atau feldspar.
Penamaan sekis tergantung pada komposisi mineral yang dominan. Sekis yang disusun terutama oleh muskovit dan biotit dengan sedikit kuarsa dan feldspar disebut sekis mika. Tergantung pada derajat metamorfismenya, sekis mika kadang-kadang mengandung mineral yang unik sebagai mineral tambahan untuk batuan metamorf. Mineral tambahan tersebut diantaranya garnet, staurolit dan silamanit. Ada juga sekis yang mengandung grafit, yang banyak digunakan sebagai bahan pensil, fiber dan lubrikan. Sekis juga kadang disusun oleh mineral klorit dan talk yang disebut sekis klorit dan sekis talk. Kedua macam batuan metamorf ini terbentuk dari batuan yang berkomposisi basaltik yang mengalami metamorfisme.
Genes (geneiss) adalah batuan metamorf yang terutama disusun oleh mineral butiran. Mineral yang umum terdapat pada genes adalah kuarsa, potas feldspar, sodium feldspar. Sedang mineral tambahan yang sering dijumpai adalah muskovit, biotit dan horblende. Segregasi dari mineral terang dan gelap memberikan kenampakan tekstur foliasi yang khas pada genes. Kebanyakan genes terdiri dari selang seling antara mineral yang kaya feldspar yang berwarna putih atau kemerahan dengan lapisan mineral feromagnesian yang berwarna gelap.
Genes biasanya mempunyai komposisi yang hampir sama dengan granit dan kemungkinan berasal dari granit atau batuan afanitik granitik. Tetapi genes kemungkinan juga berasal dari shale yang mengalami metamorfisme derajat tinggi. Dalam hal ini, genes merupakan batuan terakhir dari sekuen shale, batusabak, filit, sekis dan genes. Seperti halnya sekis, pada genes kadang dijumpai juga mineral garnet dan staurolit. Apabila foliasi batuan disusun terutama oleh mineral gelap, maka batuannya disebut amfibolit, yang berasal dari nama mineral amfibol.

Batuan Tidak Berfoliasi (Nonfoliated Rocks)
Marmer adalah batuan kristalin kasar yang berasal dari batugamping atau dolomit. Pada pengamatan megaskopis, marmer sangat mirip dengan batugamping kristalin. Marmer yang murni berwarna putih dan terutama disusun oleh mineral kalsit. Karena warna dan sifatnya yang relatif lunak (kekerasan 3), maka marmer sangat terkenal sebagai batuan untuk bangunan. Marmer yang berwarna putih sering digunakan sebagai batuan untuk monumen atau batupahat.
Kadang-kadang batugamping sebagai batuan asal marmer, banyak mengandung mineral-mineral pengotor yang akan mempengaruhi warna dari marmer. Jadi marmer dapat berwarna pink, abu-abu, hijau atau bahkan hitam. Juga mineral-mineral pengotor tersebut mengalami metamorfisme, akan membentuk mineral-mineral tambahan seperti klorit, mika, garnet dan wolastonit. Apabila marmer berasal dari batugamping yang berselingan dengan shale, akan memberi kenampakan banded. Seringkali marmer akan pecah melalui jalur tersebut yang memperlihatkan mineral mika yang berasal dari rekristalisasi mineral lempung. Pada deformasi yang kuat, lajur ini akan berlipat-lipat (contorted) dan akan memberikan desai yang artistik.
Kuarsit adalah batuan metamorf yang sangat keras dan terbentuk dari batupasir kuarsa. Pada metamorfisme menengah sampai tinggi, butiran kuarsa dalam batupasir akan mengalami rekristalisasi yang sempurna. Karena rekristalisasi yang sempurna ini maka apabila batuan ini pecah akan memotong mineral kuarsa. Struktur sedimen yang terdapat pada batupasir seperti cross bedding akan memberikan kenampakkan banded pada kuarsit.
Meskipun kuarsit yang murni berwarna putih, kadang-kadang batuan ini mengandung oksida besi yang akan memberikan warna pink atau merah. Mineral gelap yang terdapat dalam kuarsit akan memberikan warna abu-abu.
Seperti marmer, kuarsit juga hanya disusun oleh satu jenis mineral yang merupakan kristal yang equidimensional. Oleh sebab itu mineral penyusun kuarsit tidak membentuk penjajaran sehingga tidak membentuk foliasi.

Kejadian Batuan Metamorf
Batuan metamorf umumnya dibentuk oleh satu dari tga kondisi lingkungan, sepanjang zona sesar, pada kontak tubuh batuan beku, atau pada waktu pembentukan pegunungan.

Metamorfisme Sepanjang Jalur Sesar
Ketika terjadinya pensesaran dekat permukaan bumi, tekanan dan panas yang terbentuk disepanjang jalur sesar tersebut akan membentuk batuan lepas yang disusun oleh fragmen-fragmen batuan. Bila batuan ini disusun oleh fragmen-fragmen yang menyudut disebut breksi sesar (fault breccia). Batuan metamorf yang terbentuk di zona sesar dan pada tempat yang dalam, kadang-kadang menunjukan butiran yang memanjang yang hampir sama dengan batuan hasil proses metamorfisme lainnya. Oleh sebab itu sangat sulit ditentukan genesa batuan metamorf tersebut apabila hanya diamati pada contoh batuan yang kecil (hand specimen).
Jumlah batuan metamorf yang terbentuk oleh proses ini relatif sangat kecil dibandingkan dengan yang dibentuk oleh proses lainnya. Tetapi pada tempat tertentu batuan ini cukup dominan.

Metamorfisme Kontak
Metamorfisme kontak terjadi ketika magma bersentuhan dengan batuan samping yang relatif dingin. Kontak metamorfisme dapat jelas terlihat apabila terjadi pada lingkungan pada atau dekat dengan permukaan, dimana perbedaan temperatur antara magma dengan batuan samping sangat besar. Tetapi kontak metamoefisme juga terjadi pada tempat yang dalam, sehingga batuannya hampir sama dengan batuan hasil ubahan metamorfime regional.
Pada metamorfsime kontak, akan terbentuk zona disekitar magma yang disebut aurole. Tubuh batuan beku intrusif yang kecil seperti sill dan dike membentuk aurole hanya beberapa sentimeter, sedangkan tubuh batuan beku yang besar seperti batolit dan lakolit membentuk aurole yang tebalnya sampai beberapa kilometer. Dekat dengan tubuh magma mineral temperatur tinggi seperti garnet akan terbentuk, semakin jauh dari tubuh magma akan terbentuk mineral dengan tingkat yang lebih rendah seperti klorit. Selain ukuran tubuh batuan beku, komposisi mineral batuan samping dan jumlah air sangat berpengaruh terhadap ketebalan aurole yang terbentuk. Pada batuan yang mudah bereaksi seperti batugamping, zona ubahannya bisa mencapai 10 kilometer atau lebih dari tubuh batuan beku.
Kebanyakan metamorfisme kontak berbutir halus, dense, tough rock dari komposisi kimia yang bervariasi. Sebagai contoh, pada metamorfisme kontak, mineral lempung dibakar dan dapat berubah menjadi keras. Karena arah tekanan tidak merupakan faktor yang penting dalam pembentukan batuan ini, maka batuan yang terbentuk umumnya tidak berfoliasi. Batuan metamorf yang keras dan tidak berfoliasi dinamakan hornfels.
Bila kontak metamorfisme disebabkan oleh tubuh batuan beku yang sangat besar, larutan hidrotermal yang berasal dari dalam magma, dapat bermigrasi sampai jarak jauh. Larutan hidrotermal yang meresap ke dalam batuan samping akan bereaksi dengan batuan tersebut akan membentuk batuan metamorf. Mineral bijih dari beberapa jenis metal terbentuk pada proses ini antara alin tembaga, besi, timbal, seng dan emas.

Metamorfisme Regional
Batuan metamorf yang paling banyak jumlahnya adalah batuan metamorf yang dihasilkan dari proses metamorfisme regional. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, metamorfisme regional terjadi pada tempat yang dalam, meliputi daerah yang luas, dan berasosiasi dengan proses pembentukan pegunungan. Pada proses pembentukan pegunungan, batuan penyusun kerak bumi mengalami peremasan sehingga mengalami deformasi yang kuat. Karena proses tersebut batuan akan terlipat dan tersesarkan, dan kerak bumi menjadi semakin pendek dan tebal. Pada umumnya penebalan kerak bumi ini menghasilkan suatu pegunungan. Meskipun pada waktu terjadinya pembentukan pegunungan material kerak bumi menjadi semakin tinggi, ada masa batuan yang jumlahnya relatif sama dengan batuan yang terlipatkan, tertekan kebawah, ke tempat yang mempunyai tekanan dan temperatur lebih tinggi. Pada tempat inilah terjadi proses metamorfisme yang kuat. Beberapa batuan yang mengalami deformasi mengalami kenaikan temperatur yang tinggi sehingga akan mencair dan membentuk magma. Magma, yang mempunyai densitas relatif lebih rendah dari batuan disekitarnya, akan bergerak naik ke atas. Magma yang mencapai dekat permukaan akan menyebabkan terjadinya metamorfisme kontak di dalam zona metamorfisme regional. Jadi inti dari suatu sistem pegunungan terdiri dari tubuh batuan beku intrusif yang dikelilingi oleh batuan metamorf derajat tinggi. Apabila batuan yang menyusun pegunungan ini tererosi, maka inti dari sistem pegunungan yang terdiri dari batuan beku dan batuan metamorf akan tersingkap.
Karena batuan metamorf yang terbentuk oleh metamorfisme regional dipengaruhi juga oleh tekanan yang berarah, maka batuannya berfoliasi. Metamorfisme regional umumnya memperlihatkan perubahan derajat metamorfisme dari tingkat terendah sampai tingkat tertinggi, sehingga perubahan tekstur dan komposisi mineral dapat diamati.
Contoh sederhana dari progresif metamorfisme adalah batuan sedimen, shale, yang berubah menjadi batusabak pada waktu mengalami metamorfisme tingkat rendah. Pada kondisi temperatur dan tekanan yang tinggi, batusabak akan berubah menjadi sekis mika. Pada kondisi yang paling ekstrim, mineral mika dalam sekis akan mengalami rekristalisasi menjadi mineral seperti feldspar dan honrblende dan membentuk genes.
Perubahan tekstur akan sesuai juga dengan perubahan komposisi mineral dari metamorfisme tingkat rendah ke tingkat yang tinggi. Mineral baru yang terbentuk pertama kali pada batusabak adalah klorit. Kemudian bila derajat metamorfismenya lebih tinggi akan terbentuk muskovit dan biotit. Sekis mika terbentuk pada kondisi yang lebih ekstrim dan kemungkinan akan mengandunh mineral garnet and staurolit. Pada temperatur dan tekanan yang mendekati titik lebur batuan, akan terbentuk mineral silimanit. Mineral silimanit merupakan mineral batuan metamorf temperatur tinggi yang digunakan sebagai bahan porselin untuk refraktori.
Pada kondisi tekanan tendah dengan temperatur sekitar 800oC, sekis dan genes dengan komposisi kimia relatif sama dengan granit, akan mulai mencair. Mineral silikat yang berwarna terang seperti kuarsa dan potas feldspar, meruakan mineral yang pertama mencair, sedangkan mineral silikat gelap seperti amfibol dan biotit masih tetap padat. Bila batuan yang telah mencair sebagian itu mengalami pendinginan, maka terbentuk batuan beku yang berwarna terang bersama-sama dengan material metamorf yang berwarna gelap. Batuan semacam ini merupakan peralihan antara batuan beku dan batuan metamorf dan disebut migmatite.
Fo u Minerss

MINERAL DAN BATUAN

Ini Adalah contoh laporan
BAB III
MINERAL DAN BATUAN
Dari pengamatan sehari-hari kita mengetahui bahwa bumi tersusun dari batuan-batuan. Apabila kita mengambil batuan dan mengamatinya, ternyata batuan terdiri dari mineral-mineral dan sejumlah kecil bahan lain seperti bahan organik. Mineral sendiri terdiri dari unsur-unsur yang bersenyawa. Unsur, dalam hal ini, adalah benda yang tak dapat lagi dipisahkan secara kimia. Atom adalah partikel terkecil dari suatu unsur yang memiliki sifat-sifat unsur tersebut dan terlalu kecil untuk dapat dilihat meskipun menggunakan mikroskop.
Unsur-unsur yang banyak menyusun bumi dapat dilihat dalam Tabel 1.
Tabel 1. Unsur-Unsur Penyusun Bumi yang Utama
No. UNSUR % BERAT % BERAT* % VOLUME
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9. Oksigen (O)
Silikon (Si)
Aluminium (Al)
Besi (Fe)
Kalsium (Ca)
Sodium (Na)
Potasium (K)
Magnesium (Mg)
Lain-lain 46,6
27,7
8,1
5,0
3,6
2,8
2,6
2,1
1,5 62,6
21,2
6,5
1,9
1,9
2,6
1,4
1,9 – 93,8
0,9
0,5
0,4
1,0
1,3
1,8
0,3

Jumlah : 00,0 100,0 100,0
Sumber: Long, 1974
Keterangan: * Khusus untuk kedelapan unsur utama.
Gambaran persentase berat dan volume unsur-unsur utama dalam tabel di atas merupakan perkiraan yang didasarkan pada banyak analisis kimia batuan yang tersingkap di permukaan bumi.

A. MINERAL

1. PENGERTIAN MINERAL
Kata mineral sering kita dengar dalam kehidupan sehari-hari, namun pengertiannya berbeda-beda. Para ahli farmasi sering menyebut vitamin atau unsur yang terkandung dalam suatu obat sebagai mineral. Para ahli pertambangan menyebut bahan tambang sebagai mineral.
Bagi mereka yang menekuni geologi atau mineralogi, yang disebut mineral adalah bahan alamiah yang bersifat an-organik, biasanya berbentuk kristal, terdiri dari satu unsur dengan komposisi kimia tetap dan memiliki sifat-sifat fisik tertentu. Dari definisi ini jelaslah bahwa dalam geologi, batubara, minyak bumi endapan kersik dan mineral buatan manusia tidak dapat dikategorikan sebagai mineral.
Mineral adalah suatu bahan atau unsur kimia, gabungan kimia atau suatu campuran dari gabungan-gabungan kimia anorganis, sebagai hasil dari proses-proses fisis dan kimia khusus secara alami. Mineral merupakan suatu bahan yang homogen dan mempunyai susunan atau rumus kimia tertentu. Bila kondisi memungkinkan, mendapat suatu struktur yang sesuai, di mana ditentukan bentuknya dari kristal dan sifat-sifat fisisnya.
Bila kita perhatikan tabel 1, oksigen merupakan unsur terbanyak dalam kerak bumi. Karena itu, batuan penyusun kerak bumi terutama tersusun dari oksigen. Dalam mineral, oksigen terikat kuat dengan unsur lain seperti SiO2, Al2O3, FeO ataupun Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, dan sebagainya.
Senyawa antara Oksigen dan Silikon disebut Silika. Mineral yang mengandung silika disebut Mineral Silika. Kebanyakan mineral silika juga mengandung satu atau lebih unsur lain. Kuarsa adalah silika murni dengan rumus kimia SiO2.
Karena oksigen dan silikon merupakan unsur terbanyak dalam kerak bumi, maka mineral silikat adalah kelompok mineral yang paling banyak menyusun batuan kerak bumi. Silika tetrahedron adalah gabungan dari empat atom oksigen dengan satu atom silikon berbentuk piramid berisi empat di mana oksigen menempati setiap sudutnya dan silikon berada di tengah-tengah. Rumusnya adalah SiO4-4 karena silikon bermuatan +4 dan empat ion oksigen bermuatan -8 (setiap oksigen bermuatan -2). Berhubung silika tetrahedron bermuatan -4 maka masih dapat mengikat unsur lain membentuk berbagai mineral silikat. Termasuk mineral silikat adalah felspar, muskovit, biotit, piroksin, amfibol, olivin, garnet, augit, kaolinit, serpentin, kuarsa dan sebagainya.
Di samping kelompok silikat, kita kenal pula kelompok mineral karbonat, sulfida, sulfat dan oksida. Mineral Karbonat adalah mineral yang mengandung (CO3)-2 seperti kalsit, dolomit. Mineral Sulfida adalah mineral yang mengandung S-2 seperti galena, spalerit, dan kalpopirit. Mineral Sulfat adalah mineral yang mengandung (SO4)-2 seperti gipsum dan anhidrid. Mineral Oksida adalah mineral yang mengandung O-2 seperti hematit, megnetit, limonit dan bauksit.
Ada pula jenis mineral yang hanya tersusun dari satu unsur saja seperti emas, dan intan.

2. SIFAT-SIFAT MINERAL
Untuk mengidentifikasi mineral perlu diketahui komposisi kimianya dan struktur kimianya. Akan tetapi lebih umum digunakan di lapangan adalah melihat sifat fisiknya. Di antara sifat-sifat mineral yang penting adalah : bentuk kristal, bidang belah (Cleavage), warna, coret (Streak), kilap (Lustre), berat jenis, kekerasan dan pecahan-pecahan mineral.

a. Bentuk-bentuk Kristal
Kristal adalah suatu bentuk, berbidang banyak yang tetap, dibatasi dengan permukaan-permukaan yang licin; diduga terbentuk oleh suatu gabungan kimia dengan pengaruh kekuatan atom yang ada di dalamnya, setelah mengalami kondisi-kondisi yang sesuai, berubah dari keadaan yang semula didalam keadaan cair atau berupa gas, menjadi padat.
Bila mineral mengkristal tanpa gangguan maka akan menghasilkan bentuk-bentuk kristal tertentu. Setiap mineral mempunyia satu atau lebih bentuk mineral yang khas. Bentuk-bentuk mineral tersebut dihasilkan oleh keteraturan ikatan antar atom penyusunnya. Secara garis besar bentuk-bentuk kristal mineral dapat dikelompokkan atas enam sistem kristal seperti terlihat dalam Tabel 2.

Tabel 2. Bentuk-bentuk Kristal
SISTEM KARAKTERISTIK CONTOH
1. Isometrik (Kubus)

2. Tetagonal


3. Heksagonal



4. Ortorombik


5. Monoklinik



6. Triklinik 3 sumbu yang sama panjang dan saling tegak lurus.

3 sumbu saling tegak lurus tetapi hanya 2 yang sama panjang.

3 sumbu sama panjang potongan dengan ber 1200 dan sumbu keempat tegak lurus padanya.

3 sumbu yang tidak sama panjang tetapi saling tegak lurus.

3 sumbu tidak sama panjang 2 sumbu saling tegak lurus dan sumbu ketiga miring.

3 sumbu tidak sama panjang, semuanya tidak ada yang tegak lurus. Halit, Galena, Fluorit, Pirit, Garnet, Intan.

Zirkon, Kalkopirit, Kuarsa, Kalsit, Tourmalin.

Kuarsa, Kalsit, Tourmalin



Barit, Belerang, Tourmalin, Topaz.

Gipsum, Ortoklas, Augit, Hornblende.


Plagioklas.
Sumber: Allison, 1974, 54.

Masing-masing sistem kristal tersebut di atas dapat dibedakan lagi atas dua sampai tujuh macam sehingga seluruhnya ada 32 macam.

b. Bidang Belah (Cleavage):
Bidang belah adalah bidang di mana mineral cenderung membelah dengan arah tertentu. Berkaitan dengan keteraturan atom-atom yang menyusun mineral, di mana atom lemah atau relatif sedikit maka di situlah mineral cenderung membelah. Ada minteral yang memounyai satu saja, ada yang dua, ada yang tiga dan ada pula yang tidak mempunyai bidang belah.

c. Warna:
Warna mineral merupakan sifat fisik mineral yang palin berkesan. Tatapi warna mineral sangat bervariasi karena adanya pengotoran dari unsur lain. Misalnya kuarsa ada yang putih, ungu, hitam dan kuning. Meskipun demikian beberapa mineral memperlihatkan warna khas, misalnya muskovit berwarna putih atau tidak berwarna, kebanyakan mineral ferromagnesia berwarna hijau atau hitam.

d. Coret (Streak):
Yang dimaksud dengan coret adalah warna mineral yang telah ditumbuk halusatau warna mineral yang terlihat pada porselin bila kita mencoretkan mineral tersebut pada permukaan porselin. Warna serbuk mineral lebih konstan sehingga lebih mantap digunakan dalam mengidentifikasi mineral. Sebagai contoh, hematit dapat berwarna coklat, hijau atau hitam, tetapi coretnya selalu coklat kemerahan.

e. Kilap (Lustre):
Kilap berkenaan dengan kemampuan permukaan mineral dalam memantulkan cahaya. Biasanya dibedakan atas metalik dan nonmetalik. Kilap metalik seperti permukaan logam memantulkan cahaya. Kilap non metalik dapat dibedakan lagi atas: vitreous (seperti kaca), resinous (seperti damar), greasi (kotor seperti lemak), silky (seperti sutra), dan pearly (seperti mutiara).

f. Berat Jenis:
Setiap mineral mempunyai berat tiap unit volume tertentu. Berat jenis biasanya diperoleh dengan membandingkan berat mineral dengan berat air tawar yang volumenya sama pada temperatur 40C.

g. Kekerasan
Kekerasan mineral berkenaan dengan ketahanan mineral terhadap goresan. Kekerasan mineral diperoleh dengan membandingkan tingkat kekerasan mineral tersebut dengan suatu standar yang telah disusun oleh Mohs yang terbagi atas 10 tingkatan, mewakili mineral yang paling lunak sampai mineral yang paling keras, seperti yang telihat di dalam Tabel 3.

Tabel 3. Tingkat Kekerasan Mineral
(Skala Mohs)

Skala
Kekerasan Contoh
Mineral/Batuan Skala
Kekerasan Contoh
Mineral/Batuan
1
2
3
4
5 Talk
Gipsum
Kalsit
Fluorit
Apatit 6
7
8
9
10 Felspar, Ortoklas
Kuarsa
Topas
Korundum
Intan (berlian)
Sumber: Plummer, 1985; Katili & Marks : hlm. 55

Caranya adalah dengan menggores mineral yang ingin diketahui tingkat kekerasannya kemudian dibandingkan dengan mineral-mineral standar pada skala Mohs. Dapat pula dilakukan dengan menggoreskan mineral yang ingin diketahui tingkat kekerasannya pada mineral standar. Mineral yang lebih lunak akan tergores oleh mineral yang lebih keras. Karena batuan tersusun dari mineral, maka pemberian nama terhadap batuan tertentu disesuaikan dengan nama mineral penyusun utamanya. Batu talk misalnya, dapat tergores oleh gipsum. Batu talk juga dapat digores dengan menggunakan kuku jari tangan, maka kemungkinan kuku mempunyai tingkat kekerasan 2 atau lebih. Ternyata kuku bisa pula menggores gips (kekerasan 2) tetapi kuku tidak dapat menggores kalsit (kekerasan 3), maka kuku mempunyai kekerasan > 2 dan < 3. Mineral kuarsa bisa menggores kaca jendela; kuarsa lebih keras daripada kaca jendela, tetapi kaca jendela bisa menggores ortoklas, berarti kaca jendela mempunyai kekerasan 6,5. Baja memiliki kekerasan sekitar 6, sehingga pisau lipat yang terbuat dari baja tidak dapat menggores kuarsa yang berskala 7. Intan atau berlian adalah mineral yang paling keras, tertinggi, berskala 10 bisa menggores korundum (9) dan topas (8). Karena itu kilapan intan bertahan selamanya karena tahan gores. Karena tingkat kekerasan mineral intan adalah tertinggi, maka biasa juga intan digunakan sebagai mata bor yang menembus batuan dalam eksplorasi/eksploitasi barang tambang. Intan juga tergolong sebagai barang langka. Karena kekerasan (tahan gores/kilapan), manfaat, dan kelangkaan intan inilah sebagai faktor mengapa harga intan di pasaran dunia demikian tingginya. Tingkat kekerasan suatu batuan ikut menentukan tingkat resistensinya (daya tahan) terhadap pengikisan/goresan erosi; yaitu cepat-lambatnya reaksi batuan terhadap proses pekerjaan erosi; dan pada gilirannya turut menentukan karakteristik bentuk permukaan suatu lahan. h. Pecahnya Mineral: Bila mineral pecah secara alamiah, maka akan menghasilkan pecahan dengan pola-pola tertentu (khas). Ada beberapa istilah yang dipakai untuk mengungkapkan pola pecahan mineral. Contoh: Conchoidal bila mineral yang pecah permukaannya licin, halus atau melengkung; Huckly bila permukaan pecahan kasar dan tajam-tajam, Splintery bila pecahannya tipis-tipis; Fibrous bila pecahannya seperti tanah yang dihancurkan. i. Sifat-sifat Lainnya Sifat-sifat fisik lainnya adalah sifat kemagnetan, tenasitas (tingkat kekohesifan), solubilitas (kelarutannya dalam air), fusibilitas (kemudahannya lebur), dan sifat-sifat khas lainnya seperti rasanya dan sebagainya. 3. IDENTIFIKASI MINERAL Cara mengidentifikasi mineral dapat dilakukan dengan memperhatikan sejumlah sifat kimia dan sifat fisiknya. Untuk menentukan beberapa sifat unik mineral diperlukan alat-alat khusus dengan teknik-teknik tertentu. Akan tetapi kebanyakan mineral penyusun batuan dapat dibedakan satu sama lain hanya dengan pengamatan sederhana terhadap sifat-sifat fisiknya. Sifat-sifat fisik yang biasanya diperhatikan adalah bidang belah, kekerasan, kilap, warna, streak dan bentuk kristal. Untuk menguji kebenaran dari hasil identifikasi yang kita lakukan maka diperlukan tabel sifat-sifat mineral. Berikut ini akan dikemukakan beberapa contoh cara mengidentifikasi mineral pembentuk batuan yang diambil dari bukunya Plummer dan Mc. Geary berjudul Physical Geology (1985). Cara 1: Digunakan bila mineral mempunyai bidang belah Tentukan jumlah arah bidang belah dalam mineral: a. Satu arah Jika sempurna (Perfect) berarti mika. Kalau warnanya putih berarti Muskovit dan kalau hitam maka mineral tersebut adalah biotit. b. Dua arah Saling tegak lurus atau hampir tegak lurus: 1) Bagus (Good) berarti felspar. Jika jalur-jalur nampak pada permukaan bidang belah berarti Plagioklas; jika ungu berarti Ortoklas; jika putih atau abu-abu terang tanpa jalur-jalur berarti Ortoklas atau Plagioklas. 2) Cukup bagus (Fair), warna gelap kehijauan sampai hitam berarti Piroksen (Augit). c. Tiga arah 1) Jika ketiganya saling tegak lurus, sempurna (Perfect) berarti mineral Halit. 2) Ketiganya tidak saling tegak lurus, sempurna: (a) Jika membuih bila ditetesi HCl berarti Kalsit. (b) Jika hanya membuih kalau ditetesi HCl setelah dihaluskan berarti dolomit. Cara 2: Digunakan bila tidak ada bidang belahnya Bila lebih keras daripada kaca: a. Kilapnya seperti kaca (Vitreous): 1) Warna hijau zaitun atau coklat berarti olivin. 2) Berwarna kemerahan atau kristalnya equidimensional dengan 12 atau lebih permukaanmaka berarti Garnet. 3) Berwarna terang berarti kuarsa. b. Kilap metalik berwarna kuning berarti mineral pirit. c. Kilapnya kotor seperti berlemak (Gresy), bertitik-titik hijau dan hitam berarti mineral Serpentin. Bila lebih lunak daripada kaca, dalam batuan terlalu halus untuk dikenali butir-butirnya dan mempunyai kilap seperti tanah berarti termasuk kelompok mineral lempung, misalnya Kaolin. Adapun tabel sifat-sifat fisik mineral dapat dilihat di buku-buku Geologi atau Mineralogi. Biasanya terdapat pada lampiran. B. BATUAN Batuan didefinisikan sebagai suatu massa mineral dan dapat terdiri dari satu atau berbagai jenis mineral. Dengan kata lain, batuan adalah agregat yang tersusun secara alami dari satu macam mineral atau lebih. Atas dasar terbentuknya, batuan dapat dikelompokkan dalam tiga macam batuan: a. batuan beku; b. batuan sedimen; c. batuan malihan (metamorf). 1. BATUAN BEKU Asal awalnya batuan beku adalah massa batuan yang cair-pijar, karena sangat panasnya (10000 – 20000), massa batuan ini disebut magma. Tempat asalnya disebut dapur magma dan letaknya di dalam bumi. Kedalaman dan besarnya tiap-tiap dapur magma umumnya tidak sama, Demikian pula susunan dan sifat-sifatnya tiap-tiap magma berlainan. Magma umumnya mengandung berbagai macam gas-gas. Gas-gas ini merupakan suatu sumber kekuatan atau energi yang mendorong magma ke atas. Makin banyak gas-gas yang dikandung, makin besar pula kekuatan tekanannya. Magma yang ditekan oleh gas-gas tadi, naik ke atas; makn tinggi naiknya, makin rendah suhunya dan akhirnya membeku. Batuan-batuan inilah yang disebut batuan beku. Susunan mineral-mineral dari batuan-batuan beku ini tidak selalu sama seperti susunan magma asalnya; sebab ada kemungkinan bahwa mineral-mineral tadi akan bereaksi dengan mineral-mineral dari batuan-batuan yang dilalui atau diterobosnya. Magma dapat membeku di dalam atau di luar di permukaan bumi. Atas dasar tempat pembekuannya, batuan beku dapat dibedakan kedalam : (a) Batuan beku intrusi (plutonik); adalah batuan yang membeku di dalam kerak bumi dan tidak mencapai ke permukaan bumi. Batuan dalam ini dapat berbentuk, antara lain seperti: batolit, lakolit, tugu (diatrema), sill, dike, gang, dan urat-urat. Batolit dan lakolit dapat berukuran sangat besar seperti suatu gunung atau bukit. Menurut keterangan hingga sekarang belum dasar-dasarnya belum pernah ada yang menemukannya, kecuali atap-atapnya. Beberapa ahli ada yang beranggapan, bahwa batolit dan lakolit tidak lain dari magma yang membekunya di dalam dapur magma itu sendiri. Batolit, tugu dan gang menerobos (memotong, menembus) lapisan-lapisan batuan, sedangkan lakolit adalah batuan beku yang menerobos pada bidang perlapisan di dalam kerak bumi mengangkat lapisan-lapisan di atasnya, sehingga puncaknya cembung. Sill adalah bentuk lain dari intrusi yang membeku di sepanjang bidang perlapisan kerak bumi dalam massa yang tipis (bentuk lembar) lebih kecil dari batolit. Dan dike adalah batuan beku intrusi yang memotong bidang perlapisan batuan pada kerak bumi. Peristiwa pembekuan magma di dalam kerak bumi ini disebut intrusi atau plutonik. Batuan-batuan dalam yang membekunya sangat dalam, menurut para ahli paling sedikit 15 km dari permukaan bumi, proses pembekuannya sangat lambat. Oleh karena itu, butiran-butiran kristal dari mineral-mineral mempunyai peluang waktu untuk berkembang hingga menjadi besar-besar dan sempurna dan dapat saling mengikat satu sama lain. Struktur yang demikian, disebut struktur granitis, nama struktur ini diambil dari nama batuan granit, yang mempunyai struktur tersebut. Batuan-batuan dalam yang mempunyai struktur granitis a.l.: granit, diorit dan gabro. Struktur mineral dapat diperiksa dengan cara mengirisnya dan dipoles hingga tebalnya 0,02 mm, dan kemudian dilihat di bawah mikroskop dengan pertolongan cahaya dari jurusan tertentu. (b) Batuan beku tengah (= batuan gang, batuan hypo-abisis) Bagian dari batuan intrusif (plutonik). Di antara fase pembekuan di daerah yang dalam (batuan beku dalam) dan fase pembekuan di permukaan bumi (batuan beku luar), terdapat fase pembekuan daerah tengah, yang biasanya memberi bentuk batuan gang, tugu atau urat-urat. Batuan ini termasuk golongan batuan-batuan beku tengah. Struktur dari batuannya juga porfiris seperti batuan beku luar. Contohnya antara lain: granitporfir, kwarsadiorit dan diabase. Ciri utama batuan beku intrusif adalah bentuk kristalnya. Tabel 4.2. Klasifikasi Batuan Beku dan Metamorf KELOMPOK GENESA METAMORF BEKU STRUKTUR UMUM BERFOLIASI MASIF Komposisi Kuarsa, felspar, mika,mineral gelap menjarum Mineral terang: kuarsa, felspar, mika Mineral terang Dan gelap Mineral gelap Asam Menengah Basa Ultra basa U K U R A N B U T I R (mm) 60 2 0,06 0,002 Berbutir sangat kasar GENES Selang seling lapisan mineral berbutir dan berlembar MIGMATIT SEKIS SERPENTINIT FILIT SABAK MILONIT GENES MARMER GRANULIT KWARSIT HORNFELS AMFIBOLIT PEGMATIT PIROSENIT dan PERIDOTIT SERPENTINIT Berbutir kasar GRANIT DIORIT GABRO Berbutir sedang GRANIT MIKRO DIORIT MIKRO DOLERIT Berbutir halus RIOLIT ANDESIT BASALT Berbutir sangat halus Gelas amorf OBSIDIAN dan “PITCHSTONE” TAKILIT GELAS VOLKANIK Dimodifikasi dari: C E G M dan Attewel & Farmer (c) Batuan beku luar (ekstrusi); adalah magma yang dapat mencapai ke permukaan bumi, dapat melalui suatu lobang yang terpusat pada satu titik dan dapat pula melalui celah memanjang yang terjadi di kerak bumi. Bila peristiwa ini terjadi di dalam keadaan yang dahsyat, ekstrusi ini diebut erupsi; seperti halnya peristiwa gunung berapi. Erupsi dapat dibedakan atas effusif yang bersifat lelehan, dan eksplosif yang bersifat ledakan/letusan. Escher berpendapat, bahwa peristiwa-peristiwa yang menyangkut proses ekstrusi dan/atau erupsi disebut volkanisme. Sebahagian ahli menyatakan bahwa volkanisme menyangkut bukan saja ekstrusi tetapi juga intrusi. Ilmu pengetahuan tentang volkanisme disebut volcanologi. Bahan-bahan yang keluar dari suatu gunungapi dan masih merupakan massa campuran bahan-bahan cair dan padat yang tebal dan masih sangat panas (800 – 12000C), dapat mengalir hingga beberapa kilometer, disebut lava. Bahan cairnya dapat berupa mineral-mineral yang meleleh dan bahan padatnya berbentuk abu, lapili (sebesar kacang kedele), tali, bom-bom, dan balok-balok. Bahan-bahan tersebut dapat memisahkan diri dan terbang jauh sekali. Lelehan-lelehan yang mengalir oleh karena susu yang rendah dari udara menjadi beku dan merupakan lembaran-lembaran atau lapisan-lapisan mirip batuan-batuan sedimen, yang dapat mempunyai ukuran yang besar-besar dan biasanya samarata, retak-retak atau terputus-putus. Lapisan-lapisan tersebut memberikan bukti, bahwa waktu keluarnya dan membekunya magma tidak sama atau berat jenisnya yang tidak berlainan. Abunya yang masih segar biasanya berwarna hampir putih, tetapikarena oksidasi, warnanya dapat segera berubah menjadi agak gelap. Terdiri terutama dari gelas-volkanik (SiO2 amorf). Dari Krakatau misalnya, abunya terdiri ± 90% dari gelas dan sisanya SiO2 kristal. Abu gunung api disebut pula abu volkanik atau tuf atau tufa. Bom-bom ukurannya kurang lebih seperti buah kelapa dan dapat bersifat asam atau basa. Batu apung terjadi dari busa-volkanik yang telah membeku dan terdiri terutama dari gelas-volkanik. Strukturnya adalah porous atau berlubang-lubang, disebabkan pada waktu peroses pembekuan gas-gas yang ada di dalamnya menguap. Suatu lumpur yang encer dan panas, terdiri dari campuran air, abu dll., dan mengalir dengan kecepatan tinggi lahar. Magma yang membeku dekat atau di permukaan bumi, proses pembekuan-nya cepat karena perbedaan suhu antara magma cair dengan atmosfer besar sekali. Akibat dari cepatnya proses pembekuan magma maka sedikit atau tidak ada kesempatan untuk membentuk kristal yang sempurna. Oleh karena itu struktur kristalnya dapat non kristalin, mikro kristalin dan porfiris. Kwarsa yang membeku di luar/di permukaan, proses pembekuannya tiba-tiba, kristalnya tidak tidak menjadi butiran, karena tidak diberi waktu. Struktur dari kwarsa seperti ini adalah amorf. Atau tidak berbentuk kristal. Contoh-contoh batuan beku luar, antara lain: batuapung, abu gunungapi (tuf), dan obsidian. Contoh batuan luar lainnya: trahit, andesit, basalt, dll. Atas dasar komposisi kimia magma, batuan beku dapat dikelompokkan ke dalam tiga klas: i. batuan beku asam (acidic); kaya akan SiO2, sebagai hasil dari mineral kuarsa dan felspar alkalin. Contoh: Granit dan riolit. ii. batuan beku intermediet (menengah); ortoklas ± 50% dari felspar total sedangkan kuarsa sedikit jumlahnya. Contoh, diorit dan andesit. iii. batuan beku basa (basic); plagioklas lebih dari 2/3 berupa felspar, sedikit sekali mengandung mineral kuarsa dan mudah untuk mengenalnya karena didominasi oleh mineral-mineral gelap seperti hornblende, olivin dan biotit. Contoh: gabro dan basalt. iv. ultra basa; tidak ada felspar dan tidak ada kuarsa. Contoh: piroksenit, peridotit, dan serpentinitit. 2. BATUAN SEDIMEN Batuan-batuan sedimen adalah batuan-batuan yang umunya berlapis-lapis. Batuan sedimen tersusun dari partikel batuan yang berasal dari batuan yang ada sebelumnya, dan terendapkan di suatu tempat setelah terangkut oleh sungai, gelombang atau arus pasang, angin dan es. Selanjutnya sedimen mungkin terjadi dari reaksi kimia dan presipitasi. Berbagai perubahan-perubahan yang terjadi di dalam batuan sedimen setelah diendapkan tanpa perubahan-perubahan penting dari tekanan dan suhu, termasuk ke dalam pengertian diagenese. Andre (19..) mengartikan pula diagenase sebagai suatu proses “pembatuan” pada batuan sedimen. Pembatuan di sini diartikan sebagai suatu perubahan dari batuan sedimen yang semula bersifat gembur (lepas), yang karena direkat atau disemen secara alam berubah menjadi batuan yang kompak dan keras. Dengan terjadinya kompaksi pada partikel batuan, baik akibat dari sementasi maupun tekanan dari endapan di atasnya, maka terjadilah perlapisan batuan. Lapisan batuan ini dikenal sebagai suatu strata batuan sedimen. Batuan sedimen dapat digolongkan ke dalam tiga golongan: a) Sedimen klastis; terdiri dari partikel-partikel hancuran batuan (disintegrasi) akibat proses pelapukan. Transportasi oleh air maupun angin cenderung untuk memilahkan (sorted) partikel-pertikel tersebut ke dalam berbagai ukuran butir. Atas dasar ukuran butirannya dapat digolongkan ke dalam: (1) Konglomerat mengandung gravel, kerikil dan kerakal yang bentuknya membulat dengan isian pasir di antara butir-butir kasar tersebut. (2) Batupasir (sandstone) tersusun dari rombakan batuan yang resisten terhadap pelapukan terutama butiran kuarsa dengan berbagai macam fragmen batuan dan partikel felspar. Ukuran butir pada batupasir ini antara 0,062 – 2 mm. Apabila sementasi batu pasir sangat kuat dan butir pasir itu dapat pecah dalam bentuk agregat dikenal dengan istilah kuarsit. (3) Batulanau (siltstone) tersusun dari partikel-partikel batuan yang mempunyai ukuran 0,0625 mm – 0,004 mm, dan umumnya terdiri dari partikel kuarsa dan felspar. (4) Shale adalah lempung atau lumpur yang telah mengeras akibat tekanan dari lapisan-lapisan batuan di atasnya. Batuan ini terbentuk dari mineral lempung, partikel kuarsa dan felspar yang mempunyai diameter < 0,004 mm, bercampur dengan bahan organik dan presipitasi karbonat atau silikat. Ukuran butir batuan sedimen klastis (lepas) sangat mempengaruhi dalam sistem pengelompokan (kategorisasi) serta dalam tata nama yang dipergunakan. Beberapa sebutan lain yang biasa digunakan untuk menunjuk batuan menurut besar dan bentuknya adalah sebagai berikut: Blok untuk menunjuk batuan massif (kompak) yang amat besar, jauh lebih besar dari bongkah dan batu-batu besar seperti disebutkan dalam tabel-tabel di atas; bisa beberapa puluh meter sampai ukuran kilometer, tetapi lebih kecil dari lempeng tektonik bumi. Batuancadas, adalah batuan massif yang relatif keras, besarnya boleh sama Tabel .. : Klasifikasi batuan sedimen berdasarkan teksturnya NAMA UKURAN ( Ø = DIAMETER ) Bongkah Kerikil kasar Kerikil halus Pasir kasar Pasir halus Geluh Lempung 2.000 – 200 mm 200 – 20 mm 20 – 2 mm 2 – 0,2 mm 0,2 – 0,02 mm 0,02 – 0,002 mm < 0,002 mm Dimodifikasi dari: Katili dan Marks, hlm. 79 – 80. Tabel … : Definisi Partikel Klastis yang Terbentuk dari Endapan-Endapan dan Batuan-Batuan Endapan (menurut Munir) NAMA Diameter (mm) Sebutan Endapan Lepas Sebutan Batuan Gabungan 1. Batu besar 2. Kerikil kasar 3. Kerikil halus 4. Pasir 5. Debu 6. Liat >256
64 – 256
2 – 64
1/16 – 2
1/256 – 1/16
<1/256 Kerikil Kerikil Kerikil Pasir Debu Liat Konglomerat Sedimen Breksi Batupasir Batupasir Batuliat, batulumpur dan shale Sumber: Munir, Moch.: 2003: hlm. 85. Tabel … : Pengelompokan Batuan Sedimen (menurut Munir) NAMA KEADAAN LEPAS MENGERAS VULKANIS > 64
2 – < 64 0,05 – < 2 0,02 – < 0,05 < 0,02 Batu-2 besar Kerikil Pasir/sand Debu/silt Lempung/clay Konglomerat Breksi Batupasir/sandstone Batu debu/siltstone Batu lint Bom Lapili Pasir Debu/tuff --- Sumber: Munir, Moch.: 2003: hlm. 85. Tabel … : Ukuran Bahan Piroklastis (menurut Munir) No. Nama Bahan Diameter (mm) Sifat dan ciri 1. Bom > 32 Berupa bahan lepas dari erupsi gunung berapi dan kasar.
2. Lapili 4 – 32 Berupa bahan lepas dari erupsi gunung berapi dan tajam.
3. Pasir G.Api 0,25 – 4 Berupa bahan lepas dari erupsi gunung berapi dan tumpul.
4. Abu Volkan < 0,25 Berupa bahan lepas, halus, dan berterbangan di udara.
Sumber: Munir, 2003: hlm.193.
dengan blok, tetapi lebih dimaksudkan sebagai batuan asli yang belum terpindahkan oleh gaya-gaya asal luar.
Bolder, adalah batuan-batuan berukuran besar yang sudah hampir membudar sebagai sisa pelapukan (weathering), baik masih berada di tempatnya semula maupun telah berpindah tempat karena masswasting (massmovement).
Batuguling, adalah batuan-batuan berbentuk cenderung bundar dengan permukaan halus, yang biasanya terdapat di dasar sungai. Bentuk bundar terjadi karena benturan-benturan dan gesekan selama terbawa oleh arus sungai. Di masyarakat umum, batuguling disebut “batukali” untuk membedakannya dengan “batugunung” yang bersudut-sudut.
Conglomerat adalah batu-batu ataupun kerikil yang telah mengalami diagenesis (sementasi) menjadi padat, dimana butir-butir kerikil tersebut bentuknya bulat-bulat/halus.
Breksi, sama dengan konglomerat tetapi butir-butirnya runcing-runcing tidak beraturan. Karena itu dapat ditafsirkan bahwa batuan konglomerat telah terbawa jauh dari lokasi sumber asalnya, sedang breksi tidak jauh dari sumbernya.
b) Karbonat; dapat berupa batugamping yang mengandung mineral kalsit CaCO3 dan dolomit yang didominasi oleh mineral dolomit.
Batugamping organik terbentuk dari partikel gamping koral, algae dan foraminifera. Asal mula bahan organik ini tampak dari rumah (fosil) binatang karang dan siput (shell) yang telah tersemen menjadi macam batugamping dikenal dengan ooquina.
Batugamping dapat juga terbentuk akibat presipitasi kimia dari air danau atau laut yang dikenal dengan marl.
Asal mula dolomit tidak begitu jelas, namun dimungkinkan banyaknya unsur kalsium dalam gamping murni yang secara perlahan-lahan diganti oleh magnesium melalui kegiatan air laut atau air tanah dalam waktu yang lama.

c) Sedimen evaporit adalah garam yang telah mengalami presipitasi dari air dangkal di gurun pasir maupun pada teluk di pantai, di mana proses evaporasi berlangsung dengan cepat. Adapun macamnya adalah anhidrit (calcium sulfate), gipsum (hydrous calcium sulfate), dan halit (sodium chloride). Secara skematis, klasifikasi batuan sedimen disajikan pada tabel 3.

Tabel 4.3: Klasifikasi Batuan Sedimen
KELOMPOK GENESA
SEDIMEN BAHAN ROMBAKAN
PIROKLASTIS KIMIA/ ORGANIK
Struktur umum B E R L A P I S

Komposisi Butiran batuan kwarsa feldspar
Dan mineral lempung Butiran karbonat
≥ 50% Butiran batuan beku
berbutir halus ≥50%





EVA-
PORIT (HALITE)

(GIPS)



BATUGAMPING


DOLO
MIT




RIJANG








LIGNIT
BATUBARA
UKURAN BUTIR (mm)



60




20











006


0002 Berbu-tir sangat kasar Butiran berasal dari pecahan batuan





KERIKIL
KARBONAT






KALSI-RUDIT B A T U G A M P I N G D A N D O L O M I T
Batuan membundar
AGLOMERAT

Batuan me-
nyudut
BREKSI VOLKANIK
TUFA LAPILI A B U V O L K A N I K



BERANG-KAL
KERAKAL Butiran membundar KONGLOMERAT



Butiran menyudut BREKSI

Berbu-tir kasar

KERIKIL



Berbu-tir sedang Butiran terutama berasal dari pecahan mineral




PASIR KARBONAT






KALKA RENIT




TUFA



PA-SIR BATUPAS
I
R BATUAN KWARSA
95% kwarsa

ARKOSA 75% kwarsa
25% felspar

GREWAKI 75% kwarsa
25% bahan rombakan
pecahan batuan dan
feldspar
Berbu-tir halus
LA-NAU BATULANAU
50% partikel
berbutir halus BATU- LUM-PUR

SERPIH
Batu lumpur menyer-pih N A P A L LANAU KAR-BONAT KALSI SILTIT

KAPUR

KALSI
LUTIT
TUFA berbutir halus
Berbu-tir sangat halus

LEM-PUNG BATULEM-PUNG
50% partikel
berbutir sangat
halus
LUM-PUR KARBO-NAT
TUFA berbutir sangat halus

GE-LAS AMORF



Modifikasi dari : C E G M

3. BATUAN MALIHAN
(Batuan Metamorf)
Batuan malihan (batuan metamorf, batuan ubahan, batuan berubah sifat) adalah batuan yang berasal dari batuan yang sudah ada, seperti batuan beku atau batuan sedimen, kemudian mengalami perubahan fisik dan kimia sehingga berbeda sifat dengan sifat batuan induk (asal)nya. Perubahan fisik meliputi penghancuran butir-butir batuan, bertambah besarnya butir-butir mineral penyusun batuan, pemipihan butir-butir mineral penyusun batuan, dan sebagainya. Perubahan kimia berkaitan dengan munculnya mineral baru sebagai akibat rekristalisasi atau karena adanya tambahan/pengurangan senyawa kimia tertentu.
Faktor penyebab dari proses malihan (proses metamorfosis) adalah adanya perubahan kondisi tekanan yang tinggi, suhu yang tinggi atau karena sirkulasi cairan. Tekanan dapat berasal dari gaya beban atau berat batuan yang menindis atau dari gerak-gerak tektonik lempeng kerak bumi di saat terjadi pembentukan pegunungan. Kenaikan suhu dapat terjadi karena adanya intrusi magma, cairan atau gas magma yang menyusup ke kerak bumi lewat retakan-retakan pemanasan lokal akibat gesekan kerak bumi atau kenaikan suhu yang berkaitan dengan Gradien geothermis (kenaikan temperature sebagai akibat letaknya yang makin ke dalam). Dalam proses ini terjadi kristalisasi kembali (rekristalisasi) dengan dibarengi kenaikan intensitas dan juga perubahan unsur kimia.
Pada umumnya batuan malihan ini lebih keras dan kompak daripada batuan asalnya. Struktur baru dan bahkan mineral baru dapat terbentuk pada proses ini. Tetapi ia masih dapat memperlihatkan beberapa karakteristik batuan asalnya. Kenampakan lain akibat proses metamorfosis ini adalah cleavage, schistocity dan foliation, perlengkungan dan retakan. Metasedimen adalah batuan malihan yang berasal dari batuan sedimen.
Beberapa contoh batuan malihan: Sabak, Filit, Sekis, Kwarsit, Marmer, dan Gneis Adapun klasifikasi batuan beku dan metamorf dapat dilihat pada Tabel.....
Proses-proses malihan dapat berlangsung sebagai berikut:
a. Geothermal Alterasi, yaitu perubahan batuan sebagai akibat naiknya suhu di tempat yang dalam. Di kedalaman sekitar 3.000 msuhu kurang lebih 1000 C. Karena tekanan dan suhu yang cukup tinggi, maka batuan shale, misalnya, akan kehilangan kandungan airnya, batubara kehilangan air dan gas-gasnya sehingga mengalami perubahan pada komponen-komponen penyusunnya, berkristal halus akan mengalami rekristalisasi menghasilkan kristal lebih besar, limestone (batukapur, gamping) berubah menjadi marmer.
b. Hydrothermal Alterasi, yaitu perubahan sifat batuan sebagai akibat pengaruh cairan panas dari magma atau airtanah yang mendapat pemanasan dari dari magma. Sebagai contoh: feldspar yang keras berubah menjadi kaolin yang lunak, hornblende berubah menjadi khlorit, olivine menjadi serpentin. Batuan dekat sumber air panas diperlunak oleh air panas dan uap panas. Kadang-kadang proses malihan tidak hanya pengaruh cairan panas tetapi tambahan bahan atau pengurangan unsur penyusun batuan yang menyertainya.
c. Metamorfosis Kontak, yaitu perubahan sifat batuan yang terjadi karena intrusi magma yang panas. Di tempat di mana magma bersentuhan (kontak) dengan batuan suhu menjadi sangat tinggi sehingga proses metamorfosis berlangsung intensif, dan semakin jauh dari letak intrusi magma suhu makin berkurang. Derajat metamorfosis yang bervariasi ini terlihat dari keteraturan batuan malihan menurut jaraknya dari batuan intrusi. Di tempat paling dekat dengan intrusi dijumpai kordiorit dan berturut-turut semakin jauh akan ditemukan biotit – klorit – Muskovit dan terakhir batuan yang kaya dengan aluminium. Zona-zona metemorfosis di sekitar batuan intrusi berbentuk aureole ata halo yang diameternya beberapa meter hingga beberapa ribu meter.
d. Dinamo Metamorfosis, yaitu perubahan sifat batuan karena terutama factor tekanan. Tekanan terjadi dari gerak-gerak kerak bumi. Jadi erat kaitannya dengan proses pelipatan dan patahan-patahan di kerak bumi. Wilayah gejala metamorfosis ini meluas disbanding jenis metamorfosis lainnya, sehingga dapat disebut Metamorfosis Regional. Tekanan menyababkan batuan menjadi pipih dan menghasilkan fragmen batuan yang bergaris-garis memanjang. Contohnya Mudstone yang terdiri dari butir-butir kuarsa akan memipih dan partikel liat menjadi mika. Batuan baru ini disebut Slats yang berciri berlapis-lapis.
e. Metasomatisme, yaitu perubahan batuan karena magma menyusup ke dalam batuan, bercampur baur dengan batuan yang dimasukinya, membentuk batuan baru yang sifatnya sudah lain. Selain terjadi pembauran juga terjadi reksristalisasi.
f. Pneumatholysis, yaitu perubahan batuan karena pengaruh gas panas yang menyusup ke dalam kerak bumi. Karena gas lebih mudah bergerak maka gas-gas dari magma itu mudah menyusup lewat retakan-retakan dalam kerak bumi.

Biasanya di dalam kerak bumi dijumpai pengelompokan bahan galian atau batuan metamorf berupa urat-urat. Dapat ditafsirkan bahwa terjadinya lewat proses Hydrothermal atau Pneomatholitis.

SIKLUS BATUAN