-
5/11/13
1
BATUAN SEDIMEN Oleh :
Arif Susanto
GL 2042 - PETROLOGI
Batuan sedimen : batuan hasil pengendapan baik yang berasal dari
hasil - sedimentasi mekanis (hasil rombakan batuan asal), -
sedimentasi kimiawi (hasil penguapan larutan), maupun - sedimentasi
organik (hasil akumulasi organik). Batuan sedimen hasil sedimentasi
mekanis terbentuk dalam suatu siklus sedimentasi yang meliputi
pelapukan, erosi, transportasi, sedimentasi dan diagenesa. Proses
pelapukan yang terjadi dapat berupa pelapukan fisik maupun kimia.
Proses erosi dan transportasi terutama dilakukan oleh media air,
angin atau es. Terbentuk di permukaan bumi, di bawah kondisi
tekanan dan temperatur rendah.
BATUAN SEDIMEN
SIKLUS BATUAN SIKLUS BATUAN
SIKLUS BATUAN
Batuan sedimen sangat banyak jenisnya Tersebar sangat luas ( 75%
dari luas permukaan bumi) Ketebalan beberapa centimeter sampai
beberapa kilometer.
Golongan batuan sedimen utama serta proses-proses pembentukannya
(Koesoemadinata, 1985).
-
5/11/13
2
Komponen pembentuk batuan sedimen klastik : Butiran (grain) :
butiran klastik yang tertransport yang berupa mineral, fosil atau
fragmen batuan (litik). Masa dasar (matrix) : berukuran lebih halus
dari butiran (< 0,03 mm) dan diendapkan bersama-sama dengan
butiran. Semen (cement) : material berukuran halus yang mengikat
butiran dan matrik, diendapkan setelah fragmen dan matrik, contoh :
semen karbonat, silika, oksida besi, lempung, dll.
Komponen pembentuk batuan sedimen klastik : butiran (clasts),
masa dasar (matrix), dan semen (semen oksida besi berwarna coklat
kemerahan)
Tekstur batuan sedimen : segala kenampakan yang menyangkut butir
sedimen seperti besar butir, kebundaran, pemilahan dan kemas.
Tekstur batuan sedimen mempunyai arti penting karena
mencerminkan proses yang telah dialami batuan tersebut (terutama
proses transportasi dan pengendapanannya) dan dapat digunakan untuk
menginterpretasikan lingkungan pengendapan batuan sedimen.
Besar Butir (Grain Size) Pemilahan (Sorting) Kebundaran
(Roundness) Kemas Butiran (Grain Fabric) Textural Maturity
TEKSTUR SEDIMEN Transportasi Sedimen dan Ukuran Butir
Sedimen
Laut Darat
Ukuran dan bentuk butir adalah fungsi dari jarak dan mekanisme
tranportasi Dua jenis mekanisme transportasi: arus traksi dan arus
turbit (viskositas tinggi) Transportasi dari sedimen menyebabkan
pembundaran dengan cara abrasi dan pemilahan (sorting). Nilai
kebundaran dan sorting sangat tergantung pada ukuran butir, jarak
transportasi dan proses pengendapan.
TRANSPORTASI BUTIRAN
Klasifikasi besar butir sedimen (Udden-Wentworth Scale)
Besar butir (grain size) : ukuran/diameter butiran, yang
merupakan unsur utama dari batuan sedimen klastik, yang berhubungan
dengan tingkat energi pada saat transportasi dan pengendapan.
Besar butir ditentukan oleh : Jenis pelapukan : kimiawi (butiran
halus), mekanis (butiran kasar) Jenis transportasi Waktu/jarak
transportasi Resistensi
BESAR BUTIR
-
5/11/13
3
Konglomerat
Breksi
Batupasir Kuarsa
Batupasir Arkose
Batupasir Greywacke
Batulanau Serpih
Batulempung (Kaolinit)
Komparator besar butir
Pemilahan/sorting : derajat keseragaman besar butir. terpilah
sangat baik terpilah baik terpilah sedang terpilah buruk terpilah
sangat buruk
Kebundaran/roundness : tingkat kebundaran atau ketajaman sudut
butir, yang mencerminkan tingkat abrasi selama transportasi.
Kebundaran dipengaruhi oleh komposisi butir, besar butir, jenis
transportasi, jarak transportasi dan resistensi butir. very angular
(sangat menyudut), angular (menyudut), sub angular (menyudut
tanggung), sub rounded (membundar tanggung), rounded (membundar)
well rounded (sangat membundar)
Kemas/fabric : sifat hubungan antar butir di dalam suatu masa
dasar atau diantara semennya, sebagai fungsi orientasi butir dan
packing. Kemas secara umum dapat memberikan gambaran tentang arah
aliran dalam sedimentasi serta keadaan porositas dan permeabilitas
batuan. Kemas terbuka (bila butiran tidak saling bersentuhan) Kemas
tertutup (bila butiran saling bersentuhan)
Porositas :
perbandingan antara volume rongga dengan volume total batuan
(dinyatakan dalam persen).
Porositas dapat diuji dengan meneteskan cairan (air) ke dalam
batuan.
porositas baik (batuan menyerap air) porositas sedang (di antara
baik-buruk) porositas buruk (batuan tidak menyerap air).
Jenis-jenis porositas : intergranular, microporosity, dissolution
dan fracture
Immature Submature Mature Supermature
Sorting Extremely poorly sorted to very poorly sorted
Poorly sorted to moderately sorted
Moderately well sorted to well sorted
Very well sorted
Grain Size Very coarse or bigger
Coarse Medium Medium
Roundness Angular Subangular
Rounded Well rounded
TEXTURAL MATURITY
-
5/11/13
4
Warna Warna pada batuan sedimen mempunyai arti yang penting
karena mencerminkan komposisi butiran penyusun batuan sedimen dan
dapat digunakan untuk menginterpretasikan lingkungan pengendapan.
Warna batuan merah menunjukan lingkungan oksidasi Warna batuan
hitam atau gelap menunjukan lingkungan reduksi. Secara umum warna
pada batuan sedimen dipengaruhi oleh : Warna mineral pembentuk
batuan sedimen, contoh : bila mineral pembentuk batuan sedimen
didominasi oleh kuarsa maka batuan akan berwarna putih (misal
batupasir quartz arenite). Warna matrik atau semen, contoh : bila
matriks/semen mengandung oksida besi, maka batuan akan berwarna
coklat kemerahan. Warna material yang meyelubungi (coating
material), contoh : batupasir kuarsa yang diselubungi oleh
glaukonit akan berwarna hijau Derajat kehalusan butir penyusunnya,
contoh : pada batuan dengan komposisi sama jika makin halus ukuran
butir maka warnanya akan cenderung lebih gelap.
Kekompakan : sifat fisik dari batuan. Beberapa istilah yang
dipakai dalam kekompakan batuan Dense : sangat padat Hard : keras
dan padat Medium hard : agak keras tetapi masih dapat digores
dengan jarum baja Soft : lunak, mudah tergores dan dipecahkan.
Friable : keras tetapi dapat diremas dengan tangan Spongy :
berongga
Macam-macam Struktur primer batuan sedimen
Struktur sedimen termasuk ke dalam struktur primer yaitu
struktur yang terbentuk pada saat pembentukan batuan (pada saat
sedimentasi).
Pembagian struktur sedimen :
Struktur Sedimen Pengendapan
Struktur Sedimen Erosional Struktur Sedimen Pasca
Pengendapan
Struktur Sedimen Biogenik.
STRUKTUR SEDIMEN
Depositional Sedimentary Strucures Contoh : Paralel
Bedding/Lamination,
Current Ripples, Dunes, Cross-Stratification, Antidunes and
Antidune Bedding Wave formed Ripples and Cross-Lamination Hummocky
Cross-Stratification, Wind-Ripples, Dunes, Draas and Aeolian
Cross-Bedding Gradded Bedding Mudcrack
Erosional Sedimentary Strucures Contoh : Flute Marks/Flute Cast,
Groove Marks, Gutter Cast,
Imapck Marks, Channels and Scours Post-Depositional Sedimentary
Strucures Contoh : Convolute Bedding, Load Cast, Ball-and-Pillow
Structures,
Dish-and-Pillar Structure, Stylolites
Biogenic Sedimentary Strucures Contoh : Trace Fossils : - Tracks
and Trails; Burrows
- Resting, Crawling and Grazing Traces Dwelling, Feeding and
Escape Burrows Boring, Stromatolites
STRUKTUR SEDIMEN
Adalah struktur sedimen yang terjadi pada saat pengendapan
batuan sedimen. Perlapisan/Laminasi Perlapisan : bidang kesamaan
waktu yang dapat ditunjukan oleh perbedaan besar butir atau warna
dari bahan penyusunnya. Perlapisan bila tebalnya >1 cm dan
laminasi bila tebalnya
-
5/11/13
5
Depositional Sedimentary Structures
Paleodunes, UT, by Dr. R.L. Armstrong.
Cretaceous cross beds near Garibaldi Lake, B.C..
Well developed mudcracks. Mudcrack is an irregular fracture in a
crudely polygonal pattern, formed by the shrinkage of clay, silt,
or mud, generally in the course of drying under the influence of
atmospheric surface condition. Jindong Formation Gyeongsang Basin
Photo courtesy of Dr. JI Lee
As sediment is carried from a high energy environment into a
low-energy environment, the heaviest particles will be the first to
settle out, followed by progressively lighter and lighter
particles. The structure that results is called graded bedding.
Parallel laminations (where the upper and lower contacts are
approximately parallel) can result from - settling from suspension
- deposition in a low energy environment - laminar flow (water
flowing in a planar way)
This photograph shows detail of ripples on Joulter's Cay ooid
shoal. Note the rounded crestlines and variable plan morphology of
the ripples. Ripples are superimposed on low dunes oriented roughly
perpendicular to ripple crest orientation. Ripple spacing
approximately 100mm.
Photo on the right shows wave ripple marks preserved in the 1.7
billion year old Kombolgie sandstone, Australia
Jurasic Aeolian Dunes Modern Aeolian Dunes
Adalah struktur sedimen yang terjadi akibat proses erosi pada
saat pengendapan batuan sedimen. Flute cast : struktur sedimen
berbentuk seruling dan terdapat pada dasar suatu lapisan, dapat
dipakai untuk menentukan arus purba. Groove Marks, Gutter Cast,
Impack Marks, Channels and Scours, dll
Struktur Sedimen Erosional (Erosional Sedimentary Strucures)
Flute casts, in the Jurassic Fernie Formation, B.C.
Casts pada bagian bawah lapisan : a. pointed flute casts, b.
bulbous flute casts, c. groove casts, d. penampang flute mark, e.
penampang impact mark.
Struktur Sedimen Pasca Pengendapan
(Post-Depositional Sedimentary Strucures)
Adalah struktur sedimen yang terjadi setelah pengendapan batuan
sedimen. Load cast : struktur sedimen terbentuk pada permukaan
lapisan akibat pengaruh beban sedimen di atasnya. Convolute
Bedding: bentuk liukan pada batuan sedimen akibat proses deformasi.
Sandstone dike : lapisan pasir yang terinjeksikan pada lapisan
sedimen di atasnya akibat proses deformasi. Contoh lain :
Ball-and-Pillow Structures, Dish-and-Pillar Structure, Stylolites,
dll.
-
5/11/13
6
Convolute laminations on Saltspring Island, B.C. Load casts in
Creston Formation, B.C.
Convolute bedding appears as highly contorted, folded and
disrupted layers. Stylolites are irregular surfaces that commonly
appear as
dark, jagged lines on exposed surfaces of carbonate rock (and
rarely on other sedimentary rock types). Their
origin is usually attributed to solution that occurs after the
host rock was formed. The dark layers are insoluble
residues.
Adalah struktur sedimen yang terjadi akibat proses
biogenik/organisme. Fosil Jejak (Trace Fossils) : - Tracks (jejak
berupa tapak organisme) - Trails (jejak berupa seretan bagian tubuh
organisme) - Burrows (lubang atau bahan galian hasil aktivitas
organisme) - Mold (cetakan bagian tubuh organisme) - Cast (cetakan
dari mold) - Resting, Crawling and Grazing Traces Dwelling, Feeding
and Escape Burrows Boring : lubang akibat aktivitas pengeboran
organisme pada lapisan batuan (batuan relatif lebih keras
dibandingkan pada burrows).
Struktur Sedimen Biogenik (Biogenic Sedimentary Strucures)
Hubungan trace fosil terhadap fasies sedimen dan zona kedalaman
di lautan
Biogenic Sedimentary Structures
Stromatolite is an organosedimentary structure produced by
sediment trapping, binding, and/or precipitation as a result of the
growth and metabolic activity of micro-organisms, principally
cyanophytes (blue-green algae). It has a variety of gross forms,
from nearly horizontal to markedly columnar, domal, or
subspherical. Western Hill, China. Photo courtesy of Dr. JI Lee
Bioturbation illustrating churning and stirring of sediment by
organisms after sedimentation. Ordovician Mungok Fm. Yeongweol Area
Photo courtesy of Dr. JI Lee
Grazing trails are traces left by organisms as they move along
the sediment surface.
Burrows are irregular to cylindrical filled depressions or tubes
produced by
burrowing organisms.
-
5/11/13
7
-
5/11/13
8
Klasifikasi Batuan Sedimen Klastik Berdasarkan ukuran besar
butirnya dibagi menjadi 2 : Batuan sedimen detritus (klastik) halus
: batulempung, batulanau dan serpih. Batuan sedimen detritus
(klastik) kasar : batupasir, konglomerat dan breksi. Tekstur :
Ukuran butiran (pasir 0.125 - 2.00 mm), Bentuk butiran
(menyudut, membundar, dll.), Sorting (very well, well, moderately,
poorly, very poorly sorted) Kemas butiran (mencakup orientasi,
grain packing, grain contact, hubungan butiran dan matriks),
Textural maturity, Porositas, permeabilitas, Struktur sedimen.
Textural maturity :
Texturally immature sediment : matriks dominan, sortasi buruk,
butiran menyudut. Texturally mature sediment : matriks sedikit,,
sortasi sedang-baik, butiran membundar tanggung-membundar.
BATUPASIR
Komposisi : butiran (fragmen batuan/litik, kuarsa, felspar, dan
mineral-mineral lainnya), matrik dan semen. Klasifikasi batupasir
Parameter : butiran (stabil dan tak stabil) : kuarsa, felspar,
fragmen litik
matriks lempung (hasil rombakan atau alterasi batuan) kehadiran
matriks lempung : arenit (matriks < 15%) wacke (matriks >
15%)
Pembagian secara umum (Gilbert, 1982; Pettjohn, 1987; dan Folk,
1974) : batupasir kuarsa, batupasir arkose, batupasir litik,
batupasir greywacke.
Klasifikasi Batupasir (Gilbert, 1982)
Klasifikasi Batupasir (Gilbert, 1953)
Klasifikasi Batupasir (Pettijohn, 1987)
Klasifikasi Batupasir
(Folk, 1970)
Contoh: suatu batupasir mempunyai Kuarsa (Q) = 40% Felspar (F) =
20% Litik (L) = 10% Mika = 10% Fosil = 5% Matrik = 10% Semen = 5%
Jumlah mineral Q + F + L = 40% + 20% + 10% = 70% Prosentase Q =
40/70 x 100%
= 57,1% Prosentase F = 20/70 x 100%
= 28,6% Prosentase L = 10/70 x 100%
= 14,3%
Q
F L
Bila diplot pada diagram hasilnya adalah batupasir feldspathic
arenite
Feldspathic Arenite
Lithic Arenite
Quartz Arenite
-
5/11/13
9
Kenampakan yang penting untuk mendiskripsi batuan ini adalah
jenis klastik yang hadir dan tekstur batuan tersebut. Berdasarkan
asal-usul klastik penyusun konglomerat dan breksi : - Klastik
intraformasi, berasal dari dalam cekungan pengendapan, banyak
fragmen mudrock atau batugamping mikritik yang dilepaskan oleh
erosi atau pengawetan sepanjang garis pantai. - Klastik
ekstraformasi, berasal dari luar cekungan pengendapan dan lebih tua
dari pada sedimen yang melingkupi cekungan tsb. Jenis konglomerat
berdasarkan macam klastik : - Konglomerat polimiktik : terdiri dari
bermacam-macam jenis klastik yang berbeda. - Konglomerat
monomitik/oligomiktik : terdiri dari satu jenis klastik. Untuk
interpretasi mekanisme pengendapan konglomerat harus dideskripsikan
teksturnya (apakah teksturnya clast-supported conglomerates atau
matrix-supported conglomerates), bentuk, ukuran dan orientasi
fragmen batuan, ketebalan dan geometri lapisan dan struktur
sedimen. Konglomerat dan breksi terutama diendapkan pada lingkungan
glasial, alivial fan dan braided stream. Konglomerat yang
re-sedimen diendapkan dalam lingkungan deep water biasanya
berasosiasi dengan turbidit.
KONGLOMERAT DAN BREKSI
KONGLOMERAT DAN BREKSI Konglomerat berdasarkan litologi fragmen
(clast) dan jenis kemas (fabric support) dapat diklasifikasikan
menjadi 4 : igneous-clast conglomerates, sedimentary-clast
conglomerates, metamorphic-clast conglomerates dan polymict
conglomerates.
Klasifikasi konglomerat (Boggs, 1992).
Mudrock adalah istilah umum untuk batuan sedimen yang disusun
terutama oleh partikel berukuran lanau-lempung, mineral lain
mungkin juga hadir. Mudrock diendapkan terutama dalam lingkungan
river floodplain, lake, low energy shoreline, delta, outer marine
shelf dan deep ocean basin. Untuk klasifikasi batuan sedimen
klastik selain mengunakan klasifikasi besar butir menurut
Wentworth, juga dapat menggunakan klasifikasi berdasarkan komposisi
atau besar butir dari penyusun batuan sedimen yang sudah ditentukan
lebih dahulu.
MUDROCK
Klasifikasi batuan sedimen klastik berbutir halus (Picard,
1971).
Batuan Sedimen Evaporit Batuan sedimen ini terbentuk oleh proses
sedimentasi kimiawi. Batuan ini terbentuk pada suatu lingkungan
danau atau laut yang tertutup dan dengan tingkat penguapan yang
tinggi sehingga terbentuk endapan dari larutan garam yang menguap
tersebut. Batuan sedimen evaporit terdiri dari : Gypsum : garam
CaSO4xH2O Anhidrit : garam CaSO4 Halit (batugaram) : garam NaCl
Batuan Sedimen Silika Batuan sedimen ini terbentuk oleh gabungan
proses organik dan proses kimiawi untuk penyempurnaan pembentukan
batuan. Batuan sedimen silika yang umumnya diendapkan pada
lingkungan laut dalam, terdiri dari flint, rijang, fosforit,
radiolarit dan tanah diatomea).
Batuan Sedimen Organik (Batubara) Batuan sedimen ini terbentuk
oleh proses sedimentasi organik, yang terbentuk dari hasil
akumulasi tumbuh-tumbuhan. Tumbuh-tumbuhan yang hidup di rawa-rawa
ini, bila mati terakumulasi dan dengan cepat tertimbun oleh lapisan
sedimen yang tebal sehingga tidak memungkinkan terjadi pelapukan
dan kemudian mengalami pembatubaraan, akan membentuk batubara. Coal
is composed mainly of carbon (50-98%), hydrogen (3-13%) and oxygen,
and smaller amounts of nitrogen, sulphur and other elements. It
also contains a little water and grains of inorganic matter that
remain as a residue known as ash when coal is burnt.
Berbagai proses mikrobiologi, fisika, dan kimia yang terjadi
selama proses pembatubaraan, berkontribusi terhadap
rangking/jenis-jenis batubara. Batubara dapat dibedakan jenisnya
berdasarkan kematangannya dan variasi komposisi carbon sebagai debu
kering bebas, volatile, nilai kalori dan vitrinite reflectane di
dalam minyak yaitu :
Rangking Batubara Carbon (%) Volatile (%) Kalori (kJ/gr)
Vitrinite Reflectane
Peat Lignit Sub-bituminous coal Bituminous coal Semi-anthracite
Anthracite Graphite
< 50 60 75 85 87 90
> 95
> 50 50 45 35 25 10
< 5
15-25 25-30 31-35 30-34 30-33
0.3 0.5 1.0 1.5 2.5
-
5/11/13
10
Coal Rank The degree of 'metamorphisrn' or coalification
undergone by a coal, as it matures from peat to anthracite, has an
important bearing on its physical and chemical properties, and is
referred to as the 'rank' of the coal. Low rank coals, such as
lignite and sub-bituminous coals, are typically softer, friable
materials with a dull, earthy appearance; they are characterised by
high moisture levels and a low carbon content, and hence a low
energy content. Higher rank coals are typically harder and stronger
and often have a black vitreous lustre. Increasing rank is
accompanied by a rise in the carbon and energy contents and a
decrease in the moisture content of the coal. Anthracite is at the
top of the rank scale and has a correspondingly higher carbon and
energy content and a lower level of moisture.
Coal Types Geologists also classify coal types according to the
organic debris, called macerals, from which the coal is formed.
Macerals are identified (microscopically) by reflected light - the
reflective or translucent properties of the coal indicating the
individual component macerals and the way they have combined to
form the coal. The purpose of classifying coal in this way is to
determine its best uses. There is a finite supply of the resource
and, therefore, type and chemical composition must be matched to
the most suitable end use. The mineral or inorganic content of coal
is another significant factor affecting end use. Mineral content is
assessed by burning coal and measuring the amount of incombustible
material remaining, referred to as the ash content of coal.
Keterangan : x : sifat yang selalu dimiliki - : sifat yang tidak
dimiliki x/- : sifat yang bisa dimiliki atau tidak dimiliki x* :
yang dideskripsi adalah pembentuk batuan tersebut.
Urutan deskripsi sifat-sifat litologi batuan
sedimen/piroklastik
-
5/11/13
11
Prosentase Butiran
No. Batuan
Warna : warna yang representatif
Tekstur : Ukuran Butiran, Pemilahan, Kebundaran Butiran, Kemas,
Kontak Antar Butiran
Butiran : Jenis (Fragmen Litik, Mineral, Fosil), Prosentase
Matrik/Semen : Jenis (Karbonat, Silika, Oksida Besi),
Prosentase
Struktur Sedimen : Perlapisan/Laminasi (Strike-dip, Tebal),
Gradded Bedding, Cross Bedding, Load/Flute Cast, Organic Tracks
& Trails, Organic Burrow, Mud Crack, dll.
Porositas : Baik (menyerap air), Sedang (diantara baik-buruk),
Buruk (Tidak menyerap air); Kekompakan : getas, kompak, lunak,
keras, dll.
Nama Batuan: Batu lempung, Batulanau, Batupasir
Halus/Sedang/Kasar (Arenite/Wacke), Konglomerat, Breksi, dll.
Pencampuran batuan : karbonatan, karbonanan, tufan
Batupasir sedang karbonatan (Calcareous Feldspathic Arenite),
abu-abu-putih kecoklatan, berukuran pasir sedang (0,3-0,45 mm),
terpilah baik, membundar-membundar tanggung, kemas tertutup,
butiran terdiri dari kuarsa, felspar, fragmen granit, matrik berupa
lempung, silika dan karbonat, struktur sedimen paralel dan cross
laminasi, porositas sedang, kompak.
Kuarsa (70%) 0,3-0,45 mm, putih, membundar-membundar
tanggung.
Felspar (15%) 0,4 mm, putih-abu-abu, membundar.
Fragmen granit (10%) 0,3-0,4 mm, putih-abu-abu,
membundar-membundar tanggung.
Matrik (5%)