Pembentukan dan Macam Batuan

Batu-batuan secara umum biasanya dibagi menurut proses yang membentuknya, dan dengan itu dipecahkan kepada tiga kumpulan yang besar yaitu:

1. Batuan igneus atau Batuan beku

Batuan beku atau batuan igneus (dari Bahasa Latin: ignis, "api") adalah jenis batuan yang terbentuk dari magma yang mendingin dan mengeras, dengan atau tanpa proses kristalisasi, baik di bawah permukaan sebagai batuan intrusive (plutonik) maupun di atas permukaan sebagai batuan ekstrusif (vulkanik). Magma ini dapat berasal dari batuan setengah cair ataupun batuan yang sudah ada, baik di mantel ataupun kerak bumi. Umumnya, proses pelelehan terjadi oleh salah satu dari proses-proses berikut: kenaikan temperatur, penurunan tekanan, atau perubahan komposisi. Lebih dari 700 tipe batuan beku telah berhasil dideskripsikan, sebagian besar terbentuk di bawah permukaan kerak bumi. Batuan beku yaitu batuan yang terbentuk sebagai hasil dari kumpulan mineral-mineral silikat hasil penghabluran magma yang mendingin (Walter T Huang, 1962). Berdasarkan teksturnya batuan beku ini bisa dibedakan lagi menjadi

batuan beku plutonik dan vulkanik. Perbedaan antara keduanya bisa dilihat dari besar mineral penyusun batuannya. Batuan beku plutonik umumnya terbentuk dari pembekuan magma yang relatif lebih lambat sehingga mineral-mineral penyusunnya relatif besar. Contoh batuan beku plutonik ini seperti gabro, diorite, dan granit (yang sering dijadikan hiasan rumah). Sedangkan batuan beku vulkanik umumnya terbentuk dari pembekuan magma yang sangat cepat (misalnya akibat letusan gunung api) sehingga mineral penyusunnya lebih kecil. Contohnya adalah basalt, andesit (yang sering dijadikan pondasi rumah), dan dacite. Batuan igneus atau Batuan beku

pada batuan beku, ditinjau dari tempat terbentuknya (membekunya) batuan terbagi menjadi dua yaitu plutonik dan vlutonik. Batuan plutonik terbentuk (membeku) dari magma yang berada di dalam tanah atau perut bumi. Sedangkan batuan vlutonik adalah bekuan magma yang terdapat di permukaan tanah atau permukaan bumi.

2. Batuan endapan atau batuan sedimen

batuan endapan atau batuan sedimen adalah salah satu dari tiga kelompok utama batuan (bersama dengan batuan beku dan batuan metamorfosis) yang terbentuk melalui tiga cara utama: pelapukan batuan lain (clastic); pengendapan (deposition) karena aktivitas biogenik; dan pengendapan (precipitation) dari larutan. Jenis batuan umum seperti batu kapur, batu pasir, dan lempung, termasuk dalam batuan endapan. Batuan endapan meliputi 75% dari permukaan bumi. Penamaan batuan sedimen biasanya berdasarkan besar butir penyusun batuan tersebut Penamaan tersebut adalah: breksi, konglomerat, batupasir, batu lempung

· Breksi adalah batuan sedimen dengan ukuran butir lebih besar dari 2 mm dengan bentuk butitan yang bersudut

· Konglomerat adalah batuan sedimen dengan ukuran butir lebih besar dari 2 mm dengan bentuk butiran yang membudar

· Batu pasir adalah batuan sedimen dengan ukuran butir antara 2 mm sampai 1/16 mm

· Batu lanau adalah batuan sedimen dengan ukuran butir antara 1/16 mm sampai 1/256 mm

· Batu lempung adalah batuan sedimen dengan ukuran butir lebih kecil dari 1/256 mm

Batuan sediment ini bisa digolongkan lagi menjadi beberapa bagian diantaranya batuan sediment klastik, batuan sediment kimia, dan batuan sediment organik. Batuan sediment klastik terbentuk melalui proses pengendapan dari material-material yang mengalami proses transportasi. Besar butir dari batuan sediment klastik bervariasi dari mulai ukuran lempung sampai ukuran bongkah. Biasanya batuan tersebut menjadi batuan penyimpan hidrokarbon (reservoir rocks) atau bisa juga menjadi batuan induk sebagai penghasil hidrokarbon (source rocks). Contohnya batu konglomerat, batu pasir dan batu lempung. Batuan sediment kimia terbentuk melalui proses presipitasi dari larutan. Biasanya batuan tersebut menjadi batuan pelindung (seal rocks) hidrokarbon dari migrasi. Contohnya anhidrit dan batu garam (salt). Batuan sediment organik terbentuk dari gabungan sisa-sisa makhluk hidup. Batuan ini biasanya menjadi batuan induk (source) atau batuan penyimpan (reservoir). Contohnya adalah batugamping terumbu. Batuan endapan atau batuan sedimen

3. batuan metamorfosis atau Batuan metamorf (methamorphic rock),

Yaitu batuan yang berasal dari batuan induk yang mengalami perubahan tekstur dan komposisi mineral pada fasa padat sebagai akibat perubahan kondisi fisika tekanan, temperatur, atau tekanan dan temperatur (HGF Winkler, 1967 dan 1979). Akibat bertambahnya temperature dan/atau tekanan, batuan sebelumnya akan berubah tekstur dan strukturnya sehingga membentuk batuan baru dengan tekstur dan struktur yang baru pula. Contoh batuan tersebut adalah batu sabak atau slate yang merupakan perubahan batu lempung. Batu marmer yang merupakan perubahan dari batu gamping. Batu kuarsit yang merupakan perubahan dari batu pasir.Apabila semua batuan-batuan yang sebelumnya terpanaskan dan meleleh maka akan membentuk magma yang kemudian mengalami proses pendinginan kembali dan menjadi batuan-batuan baru lagi.

Salah satu kelompok utama batuan yang merupakan hasil transformasi atau ubahan dari suatu tipe batuan yang telah ada sebelumnya, protolith, oleh suatu proses yang disebut metamorfisme, yang berarti "perubahan bentuk". Protolith yang dikenai panas (lebih besar dari 150 °Celsius) dan tekanan ekstrim akan mengalami perubahan fisika dan/atau kimia yang besar. Protolith dapat berupa batuan sedimen, batuan beku, atau batuan metamorf lain yang lebih tua. Beberapa contoh batuan metamorf adalah gneis, batu sabak, batu marmer, dan skist.

Batuan metamorf menyusun sebagian besar dari kerak Bumi dan digolongkan berdasarkan tekstur dan dari susunan kimia dan mineral (fasies metamorf) Mereka terbentuk jauh dibawah permukaan bumi oleh tegasan yang besar dari batuan diatasnya serta tekanan dan suhu tinggi. Mereka juga terbentuk oleh intrusi batu lebur, disebut magma, ke dalam batuan padat dan terbentuk terutama pada kontak antara magma dan batuan yang bersuhu tinggi. Penelitian batuan metamorf (saat ini tersingkap di permukaan bumi akibat erosi dan pengangkatan) memberikan kita informasi yang sangat berharga mengenai suhu dan tekanan yang terjadi jauh di dalam permukaan bumi.

MINERAL PENYUSUN BATUAN

Mineral pembentuk batuan terdiri dari delapan grup mineral yaitu Ortoklas (K-feldspar), Plagioklas (Na-Ca-Feldspar), Kuarsa, Amfibol, Piroksen, Biotit dan Muskovit, Olivin, dan Feldspatoid. Kedelapan grup mineral ini termasuk dalam kelas mineral Silikat, yang mempunyai satuan dasar yang sama yaitu satuan tetrahedron-SiO4. Satuan dasar ini

saling bergabung dengan satuan dasar yang lain membuat rangkaian (kerangka) yang berpola tergantung dari genetiknya. Berdasarkan pola penyusunan satuan dasar tetrahedron-SiO4, tersebut, mineral silikat digolongkan menjadi enam grup, tetapi grup silikat yang penting yang erat kaitannya dengan tanah ada empat grup silikat, yaitu orthosilikat (nesosilikat), inosilikat (tunggal dan ganda), filosilikat dan tektosilikat.

Pelapukan dan genesis tanah menyebabkan batuan lapuk, mineral yang terdapat dalam batuan hancur. Hancurnya mineral tersebut membentuk zarah yang ukurannya beragam, mulai dari ukuran pasir (2,00-0,05mm), debu (0,05-0,002 mm), sampai lempung (<0,002 style=""> Umumnya mineral pada fraksi pasir dan debu didominasi oleh grup orthosilikat, inosilikat dan tektosilikat, sedangkan pada fraksi lempung (clay), yang didominasi oleh grup filosilikat. Namun, tidak selamanya demikian, karena pada fraksi pasir terdapat juga grup filosilikat, dan juga pada fraksi lempung ditemukan Feldspar yang tektosilikat. Pola susunan antar satuan tetrahedron (kerangka) ini yang menyebabkan perbedaan ketahanan terhadap pelarutan. Selain itu, ketahanan mineral terhadap pelarutan juga ditentukan oleh ikatan antar kerangka. Ikatan antar satuan dan antar kerangka dapat dicerminkan dari energi pembentukan, dan untuk melihat ketahanannya secara kasar dapat mengukur pH abrasinya.

Grup orthosilikat (nesosilikat), satuan tetrahedron-SiO₄ pada keadaan bebas, sehingga dalam satu satuan sel (cel unit) terdiri dari satu satuan tetrahedron-SiO₄ yang terdapat empat muatan negatip di keempat ujungnya, [SiO₄]^4-. Dalam grup mineral ini satuan tetrahedron-SiO4 tersebut saling bergabung dengan membentuk polimer, karena satuan itu bermuatan sejenis (negatif), maka untuk membentuk polimer membutuhkan penghubung. Penghubung ini mestinya unsur yang bermuatan positip lebih dari satu, serta ukuran diameternya tepat atau sesuai dengan ruangan antar satuan tetrahedron-SiO₄. Umumnya unsur penghubung ini adalah logam Mg dan atau Fe. Contoh mineral pada Grup ini adalah Fayalit (Mg₂SiO₄ ) dan Fosterit (Fe₂SiO₄).

Susunan antar satuan tetrahedron-SiO4 pada grup ini adalah susunan yang sangat rapat, sehingga menyebabkan grup silikat ini mempunyai berat jenis yang tinggi di antara grup silikat. Pada grup ini tidak terjadi penggantian isomorfis (PI) atom Si oleh Al, sehingga kekuatan ikatan antar satuan tetrahedron-SiO4 hanya ditentukan oleh ikatan O-Fe-O dan O-Mg-O. Energi pembentukan polimer orthosilikat ini sebesar 78.550 kgcal/mole (Paton, 1978). Grup mineral ini mempunyai pH abrasi 10-11 (Birkeland, 1974) dan kekerasan menurut sekala Mohs adalah 7 (Best, 1982).

Grup inosilikat tunggal, satuan tetrahedron-SiO4 membentuk rantai tunggal dengan cara membuat hubungan antar satuan dasarnya melalui dua oksigen bersama yang sebidang pada setiap satuan tetrahedron-SiO4. Hubungan antar satuan ini, menyebabkan kerangka silikat ini dapat diformulasikan sebagai (SiO3)2- atau (Si2O6)4. Untuk membentuk polimer yang lebih besar, rantai tetrahedron-SiO4 tidak terjadi ubungan langsung antar rantai tetrahedron-SiO4 karena, masing-masing rantai itu bermuatan sejenis, maka untuk membentuk polimer itu membutuhkan penghubung yang berupa unsur yang bermuatan positip, bermuatannya lebih dari satu, serta ukuran diameternya tepat atau sesuai dengan ruangan antar rantai tetrahedron-SiO4. Susunan antar satuan tetrahedron-SiO4 ini adalah susunan yang kurang rapat sehingga menyebabkan grup silikat ini mempunyai berat jenis yang lebih rendah dari pada grup orthosilikat. Umumnya unsur penghubung adalah logam Fe2+, Fe3+, Ca2+, Mg2+ dan Al3+. Contoh mineral pada grup ini adalah Hypersten [(Mg,Fe)SiO3]. Umumnya mineral grup ini berwarna kelam, dan banyak dijumpai pada batuan basa dan ultra basa. Oleh karena itu, batuan yang tersusun atas mineral ini juga mempunyai warna yang kelam juga. Energi pembentukan polimer inosilikat tunggal sebesar 104.366 kgcal/mole (Paton, 1978). Selain itu, grup ini dalam rantai tetrahedron-SiO4 terjadi penggantian isomorfis (PI) atom Si oleh Al, sehingga kekuatan ikatan dalam mineral ini selain ditentukan oleh ikatan antar rantai yang ditentukan oleh kation penghubung, juga ditentukan oleh ikatan dalam rantai yang ditentukan oleh ikatan O-Al-O dan O-Si-O. Contoh mineral pada grup ini adalah Augit [(Ca,Na) (Mg,Fe,Al) (Si,Al)2O6]. Munculnya ikatan O-Al-O mengganti ikatan O-Si-O menyebabkan jumlah ikatan O-Si-O dalam rantai tetrahedron berkurang, sehingga ketahanan terhadap degradasi pada grup inosilikat dengan penggantian isomorfis lebih kecil daripada grup inosilikat yang tanpa penggantian isomorfis. Grup mineral ini mempunyai pH abrasi 8-10 (Birkeland, 1974) dan kekerasan menurut skala Mohs 5-6 (Best, 1982). Grup inosilikat ganda, dalam satu satuan sel merupakan gabungan dari dua inosilikat tunggal, sehingga membentuk seperti pita.

Hubungan antar satuan dasar ini, menyebabkan kerangka silikat ini dapat diformulasikan sebagai (Si4O11 )6-. Untuk menyusun polimer pita tetrahedron-SiO4 membutuhkan penghubung yang berupa unsur yang bermuatan positip lebih dari satu, serta ukuran diameternya sesuai dengan ruangan antar oksigen apikal (ujung) dan ruang antar oksigen rantai tetrahedron-SiO4 (basal). Susunan antar satuan tetrahedron-SiO4 ini adalah susunan yang kurang rapat, seperti pada inosilikat tunggal. Umumnya penghubung antar pita tetrahedron-SiO4 adalah logam Fe2+, Fe3+, Ca2+, Mg2+ dan Al3+. Energi pembentukan polimer inosilikat ganda sebesar 113.823 kgcal/mole (Paton, 1978). Umumnya mineral grup ini berwarna kelam yang banyak dijumpai pada batuan basa dan ultara basa. Pada grup ini terjadi penggantian isomorfis (PI) Si oleh Al dalam pita tetrahedron-SiO4, sehingga kekuatan ikatan dalam mineral ini selain ditentukan oleh ikatan antar pita, juga ditentukan oleh ikatan dalam rantai ganda yaitu ikatan O-Al-O dan O-Si-O. Contoh mineral grup ini adalah Hornblende [(Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al) 5Si6 (Si,Al)2 (OH)2]. Munculnya ikatan O-Al-O mengganti sebagian ikatan O-Si-O menyebabkan jumlah ikatan O-Si-O dalam rantai tetrahedron berkurang, sehingga ketahanan terhadap pelarutan pada grup inosilikat tanpa penggantian isomorfis lebih besar daripada grup inosilikat dengan penggantian isomorfis. Grup mineral ini mempunyai pH abrasi 10 (Birkeland, 1974) dan kekerasan menurut sekala Mohs adalah 5-6 (Best, 1982) Grup filosilikat, dalam satu satuan sel merupakan pengembangan inosilikat ganda ke arah lateral (menyamping menurut sumbu a dan b), sehingga membentuk seperti lembaran. Hubungan antar satuan dasar pada grup ini, menyebabkan kerangka lembaran silikat ini dapat diformulasikan sebagai (Si2O5 )2- atau (Si4O10 )4 . Apabila dalam lembaran terdiri dari n buah satuan tetrahedron maka dalam satu lembaran terdapat 2 n muatan negatip.

Di alam, antar lembaran bergabung dengan lembaran yang lain, tetapi penggabungannya tidak acak. Ujung apikal bergabung dengan cara saling berhadapan dengan ujung apikal lembar yang lain, sedangkan bidang basal berhadapan dengan bidang basal lain dari lembaran yang lain, sehingga dalam satu satuan sel terdapat dua ruangan, yaitu (1) ruang antar ujung apikal dan (2) ruang antar bidang basal. Untuk membentuk satu satuan sel filosilikat pada ruang antar ujung apikal dihubungkan oleh kation basa seperti pada amfibol, yaitu Mg, Fe, Al dan OH, sedangkan pada ruang antar bidang basal ditempati oleh kation yang berukuran besar, sebesar ukuran ruangan yang dibentuk oleh enam atom oksigen (lubang rangkaian oksigen = perforated oxygen). Kation yang sebesar ini hanyalah K, namun karena K ini bermuatan satu positif (kation monovalen), maka ikatan antar bidang basal lemah. Ikatan yang lemah ini yang menyebabkan grup ini mudah membelah dan mempunyai belahan dua arah.

Kekuatan ikatan dalam mineral ini selain ditentukan oleh ikatan antar lembaran yang ditentukan oleh kation penghubung, juga ditentukan oleh ikatan dalam lembaran yang ditentukan oleh ikatan O-Al-O dan O-Si-O. Seperti grup yang lain pada grup ini, terjadi penggantian isomorfis Si oleh Al. Peristiwa ini mengakibatkan ikatan antar lembaran dalam ruangan antar ujung apikal makin kuat. Apabila dalam ruang antar ujung apikal ditempati oleh Al maka terbentuk muskovit (dioktahedral), dan bila ditempati oleh Fe terbentuk mineral biotit (trioktahedral). Susunan antar satuan tetrahedron-SiO4 dalam lembaran dan susunan antar lembaran adalah susunan yang kurang rapat sehingga berat jenisnya lebih kecil, daripada susunan grup silikat Sebelumnya.

Energi pembentukan polimer filosilikat Sebesar 124.920 kgcal/mole (Paton, 1978). Mineral ini termasuk dalam mineral felsik dan banyak dijumpai pada batu tengahan (intermediet) dan masam. Grup mineral ini Mempunyai pH abrasi 7-9 (Birkeland, 1974) dan kekerasan menurut sekala Mohs 2-3 (Best, 1982) Grup tektosilikat, pola susunan satuan dasarnya berkebalikan dengan grup orthosilikat, karena pada tektosilikat setiap satu satuan tetrahedron-SiO4 tidak ada oksigen yang bebas. Artinya semua oksigen dalam setiap sudut satuan tetrahedron-SiO4 berhubungan dengan Si dari satuan tetrahedron tetangganya, sehingga dalam struktur ini hanya ada ikatan O-Si-O. Secara kelistrikan dalam satu satuan tetrahedron-SiO4 adalah bermuatan nol, sehingga dalam skala apa pun, (SiO2)o atau (Si4O8)o, tektosilikat adalah tidak bermuatan atau netral. Secara keruangan, satu satuan sel tektosilikat biasanya terdiri dari empat satuan tetrahedron-SiO4, maka ruangan yang terbentuk oleh ikatan antar satuan tetrahedron-SiO4 sangat rapat. Contoh mineral grup ini adalah Kuarsa. Kekuatan ikatan dalam grup ini ditentukan oleh ikatan O-Si-O. Tetapi umumnya tektosilikat lebih terbuka dari kuarsa. Contohnya Feldspar adalah tektosilikat yang dalam satu satuan selnya terdiri dari empat satuan dasar tetrahedron-SiO4. Dua satuan dasar terdapat di bagian atas, sedangkan dua satuan dasar yang lain ada di bagian bawah, sehingga membentuk struktur seperti cincin dengan empat atom Si. Pada Felsdpar ini mungkin terjadi penggantian isomorfis 1 sampai 2 atom Si oleh Al, sehingga Feldspar ini menjadi bermuatan negatip antara 1 sampai 2. Untuk menstabilkan muatan dan keruangan diperlukan kation yang bermuatan dan berukuran sesuai.

Bila terjadi penggantian 1 Si oleh 1 Al, terbentuk 1 muatan negatip, maka kation yang dibutuhkan untuk kestabilan muatan dan ruangan adalah K+, sehingga tersusunlah Ortoklas. Apabila 2 atom Si diganti oleh 2 atom Al, terbentuk 2 muatan negatip, maka kation yang dibutuhkan untuk menstabilkan muatan dan ruangan adalah kation Na+ dan atau Ca++, sehingga yang terbentuk adalah seri Plagioklas yang tersusun atas Albit dan Anortit. Energi pembentukan polimer tektosilikat paling besar yaitu 155.500 kgcal/mole (Paton, 1978). Grup mineral ini mempunyai pH abrasi 7-9 (Birkeland, 1974) dan kekerasan menurut skala Mohs adalah 6-7 (Best, 1982).

Apabila kita meninjau energi ikatan total kelima grup silikat (Tabel 1) menunjukkan berturutan meningkat dari grup orthosilikat (78.500 kgcal/mol), inosilikat tunggal (104.366 kgcal/mol), inosilikat ganda (113.823 kgcal/mol), filosilikat (124.920 kgcal/mol) dan tektosilikat(155.500 kgcal/mol). Nilai ini menunjukan makin meningkat energi itu makin tahan terhadap pelapukan termasuk dalam hidrolisis oleh air maupun larutan asam. Selain itu bila dilihat pH abrasinya (Tabel 1) menunjukkan berturutan menurun dari 11 sampai 7,0. Nilai ini menunjukkan makin rendah pH abrasi makin tahan terhadap pelapukan termasuk dalam hidrolisis oleh air maupun larutan asam. Kedua Macam nilai tersebut di atas oleh para ahli mineral dinyatakan sebagai perwujudan yang disebabkan oleh adanya ion penyeimbang atau penghubung antar kerangka mineral silikat. Perwujudan ini bersumber adanya perubahan muatan negatip akibat terjadinya penggantian isomorfis. Kedua macam nilai tersebut ternyata ada kesesuaian dengan seri reaksi Bown yang mengurutkan berdasarkan seri pengkristalan mineral pembentuk batuan dari magma.