PETROLOGI BATUAN KARBONAT
Batuan karbonat adalah batuan sedimen yang mengandung mineral
karbonat lebih dari 50%. Sedangkan mineral karbonat adalah mineral
mengandung CO3 dan satu atau lebih kation Ca, Mg, Fe, dan Mn. Pada
umumnya, mineral karbonat adalah kalsit (CaCO3) dan dolomit (CaMg
(Co3)2). Batuan karbonat umumnya terdiri atas batugamping (kalsit
sebagai mineral utama) dan batudolomit (dolostone). Umur batuan ini
sangat bervareasi mulai dari pra-Kambrium sampai Kuarter. Batuan
karbonat pra-Kambrium dan Paleosen umumnya dikuasai oleh
batudolomit. Di alam batuan karbonat menempati 1/5 1/4 dari seluruh
catatan stratigrafi dunia. Sekitar 40 % dari minyak bumi dan gas
dunia diambil dari batuan karbonat. Reservoar karbonat di Timur
Tengah merupakan salah satu contoh reservoar karbonat dengan
produksi migas yang besar. Sedimen karbonat, yang dijumpai di
dunia, kebanyakan terbentuk pada lingkungan laut dangkal dan
beberapa di antaranya terbentuk di daerah teresterestrial, tetapi
laut dangkal tropis. Indonesia merupakan daerah yang mempunyai
sedimen karbonat melimpah.
PEMBENTUKAN SEDIMEN KARBONAT Meskipun tidak semua, kebanyakan
sedimen karbonat adalah hasil dari proses kimia atau biologi yang
hidup pada lingkungan laut bersih, hangat dan dangkal. Secara umum,
beberapa faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan akumulasi
maksimum sedimen karbonat adalah lingkungan yang mempunyai: 1.
kedalaman cukup, tidak terlalu dalam atau terlalu dangkal, 2.
hangat, tidak terlalu panas atau terlalu dingin 3. kadar garam yang
cukup, tidak terlalu tawar dan terlalu asin, 4. jernih, tidak
terlalu banyak sedimen klastik darat, dan
5. makanan cukup, tetapi tidak terlalu banyak. Berikut ini akan
dibicarakan tiga faktor utama yang mengontrol produktivitas sedimen
karbonat: letak geografis dan iklim, cahaya dan salinitas.
Letak Geografis dan IklimSecara umum tata letak geografis dan
iklim dapat mengontrol laju pertumbuhan kehidupan penghasil sedimen
karbonat. Daerah yang mempunyai latitud tinggi mempunyai suhu
dingin yang tentu saja menghambat pertumbuhan kehidupan yang
memerlukan kehangatan untuk hidup. Sedangkan daerah yang mempunyai
latitud rendah (tropis dan subtropis) mempunyai suhu keseharian
hangat. Di daerah ini berbagai kehidupan yang memproduksi sedimen
karbonat akan tumbuh lebih baik.
Penetrasi Cahaya Penetrasi cahaya mengontrol distribusi
organisme penghasil karbonat yang membutuhkan cahaya untuk
fotosintesis. Penetrasi cahaya dipengaruhi oleh kedalaman air,
latitud, dan kejernihan air. Radiasi cahaya menembus air, ini
diserap dengan cepat pada bagian atas laut. Setiap perubahan
kedalaman 30-50 m, intessitas cahaya berkurang 1% dari level cahaya
permukaan. Batas kedalaman pertumbuhan koral secara geografis
bervariasi, pertumbuhan koral aktif di Carribbean berkisar dari 40
sampai 60 m, sedangkan didaerah Indo-Pasifik hanya 15 sampai 90 m.
Material klastik yang diangkut dari darat dan dikirim ke paparan
atau cekungan melalui transportasi sungai dan/atau angin juga akan
mempengaruhi penetrasi cahaya. Masuknya sedimen silisiklastik
menghasilkan partikel halus, lempung dan lanau tersuspensi, yang
dapat menurunkan kejernihan (transparansi) air dan fotosintesa. Hal
ini tentu akan mengakibatkan terganggunya pertumbuhan ganggang
karbonat, yang merupakan penghasil utama sedimen karbonat.
Salinitas (kadar garam) Perbedaan dan kelimpahan biota
menunjukkan semua faktor yang mempengaruhi pertumbuhan kalkareus.
Pada kondisi laut terbuka yang normal, perubahan salinitas dapat
mengakibatkan hilangnya sejumlah jenis fauna yang tidak tahan
terhadap perubahan salinitas ini. Peningkatan salinitas menurunkan
keanekaragaman biota dan salinitas di atas 40% kebanyakan
invertebrata menghilang, meskipun ganggang kalkareous tetap akan
memproduksi sedimen terhadap waktu.
KOMPOSISI A Komposisi Kimia Unsur kimia utama batugamping
dikuasai oleh kalsium, magnesium, karbon dan oksigen. Kalium
sebagai kation utama (Ca+2) dan magnesium (Mg+2); Fe, Mn dan Zn
umumnya sebagai kation yang berjumlah sedikit. Anion yang utama
adalah CO32-, namun anion seperti SO42- , OH-, F- dan Cl- dapat
juga hadir dalam jumlah yang terbatas. Unsur/elemen jejak (trace
elemen) yang biasa dijumpai pada batuan karbonat meliputi B, Ba, P,
Mg, Ni, Cu, Fe, Zn, Mn, V, Na, U, Sr, Pb, K. Konsentrasi elemen
jejak tersebut tidak hanya dikontrol oleh minerologi batuan, tetapi
juga dikontrol oleh jenis dan kelimpahan relatif butiran cangkang
fosil dalam batuan. Banyak organisme menghimpun dan menggabungkan
elemen jejak tersebut ke dalam struktur cangkangnya. B Komposisi
Mineral Mineral penyusun batuan karbonat terbagi dalam tiga
kelompok utama: kelompok kalsit, kelompok dolomit dan kelompok
aragonit (Tabel 6.1). Di antara mineral karbonat dalam Tabel 6.1,
hanya kalsit, dolomit dan aragonit yang merupakan mineral utama
dalam batugamping dan dolomit (batudolomit). Aragonit bahkan
merupakan penyusun utama batuan karbonat yang berumur Kenozoikum
dan karbonat moderen. Siderit dan ankerit sering sebagai semen dan
konkresi dalam beberapa batuan sedimen, tetapi jarang sebagai
penyusun utama dalam batuan
karbonat. Mineral karbonat lain dalam Tabel 6.1 jarang dijumpai
dalam batuan karbonat.Tabel 6.1: Mineral yang umum dijumpai pada
batuan karbonat (disederhanakan dari Boggs, 1992)
MINERAL
SISTEM KRISTAL
KOMPOSISI KIMIA
KETERANGAN
KELOMPOK KALSIT Kalsit Rombohedral CaCo3 Menguasai batugamping
pada
batugamping,khususnya yang lebih tua dari Tersier Magnesit
-MgCo3 Tidak umum pada batuan sedimen, tetapi terbentuk pada
endapan
evaporasi Rodosit -MnCo3 Tidak umum di batuan sedimen, dapat
terjadi di sedimen yang kaya akan Mn berasosiasi dengan Fe-silikat
Siderit -FeCo3 Terbentuk sebagai semen dan
konkresi pada serpih dan batupasir, umum pada endapan
batubesi
(ironstone) juga pada batuan karbonat teralterasi oleh larutan
kaya Fe Smitsonit -ZnCo3 Tidak umum pada batuan sedimen, hadir
berasosiasi dengan bijih Zn
dalam batugamping KELOMPOK DOLOMIT Dolomit -CaMg(Co3)2 Menguasai
batudolomit, umumnya juga berasosiasi dengan kalsit dan mineral
evavorasi Ankerit -Ca(Mg,Fe,Mn) (Co3)2 Jauh lebih jarang dari pada
dolomit, terbentuk di sedimen kaya Fe, sebagai sedimen butiran atau
konkresi KELOMPOK ARAGONIT Aragonit Ortorombik CaCo3 Umum dijumpai
pada sedimen
karbonat Resen, cepat peralterasi menjadi kalsit Kerusit
Strontianit --PbCo3 SrCo3 Terbentuk pada supergene lead ores
Terbentuk batugamping Witerit -BaCo3 Terbentuk dalam urat-urat yang
pada urat-urat pada
berasosiasi dengan galena Pengenalan tiga mineral utama batuan
karbonat (kalsit, aragonit dan dolomit) menjadi hal yang sangat
penting dalam mempelajari komposisi batuan karbonat. Akan tetapi,
pengenalan itu sering mengalami kesulitan, baik secara kasatmata
(mata telanjang) maupun dengan bantuan mikroskop. Pengenalan
mineral karbonat akan jauh lebih mudah dilakukan dengan bantuan
teknik staining dan etching. Sebagai contoh, dengan teknik staining
aragonit akan tampak hitam dengan larutan Fiegl
(Ag2SO4+MnSO4), kalsit menunjukkan warna merah bila bereaksi
dengan larutan alizarin merah. Untuk lebih rinci tentang teknik
staining dan etching ini dapat baca pada Tucker (1988).
Butiran Komponen penyusun batuan karbonat moderen umumnya dibagi
ke dalam dua bagian dasar (lihat Gambar 6.1): butiran (grain) dan
lumpur (mud). Butiran adalah kerangka pada kebanyakan batuan
karbonat yang terdiri dari endapan cangkang organisme (skeletal)
dan endapan partikel dan agregat anorganik. Sehingga, butiran
biasanya dibagi menjadi dua kelompok butiran, yaitu cangkang dan
noncangkang. Boggs (1992) menyebut butiran noncangkang ini dengan
sebutan litoklas atau klastika batuan. Butiran batuan karbonat
dapat berukuran dari ukuran pasir sampai dengan brangkal. Bentuk
butiran karbonat juga sangat bervareasi, mulai menyudut sampai
membulat. Lumpur gamping (lime mud) adalah batuan karbonat dengan
butiran sangat halus, termasuk butiran dan endapan kristalin yang
ke duanya berukuran sangat halus. Karbonat ini setara dengan serpih
dan/atau batulempung pada endapan klastika. Lumpur gamping (lime
mud) laut terbentuk dari kehidupan bentonik yang mati dan meluruh,
detritusnya berasal dari partiel karbonat yang lebih besar,
akumulasi biota plantonik, dan pengendapan langsung dari air laut.
Beberapa proses yang dipercaya dapat menghasilkan lumpur gamping,
di antaranya adalah aktivitas angin, ombak dan pasang-surut dapat
memecahan cangkang kehidupan menjadi serpihan renik. Aktivitas
binatang laut pemakan biota laut penghasil karbonat, dapat merusak
cangkang koral menjadi bagian yang sangat halus. Sedimen karbonat
ini kemudian mengalami proses pembatuan sehingga menjadi batuan
karbonat. Saat ini di lingkungan laut, beberapa sedimen karbonat
membatu menjadi batugamping pada atau hanya sedikit di bawah dasar
laut. Sebagai contoh dari proses ini adalah beachrocks (pembatuan
sedimen pantai) yang biasanya tersemen oleh aragonit dan Mg-kalsit
berupa serabut atau seperti jarum. Dalam
karbonat purba, semen aragonit dan Mg-kalsit jarang dapat
terekam dengan baik. Hal ini disebabkan oleh ketidaksatabilan
aragonit dan Mg-kalsit, yang dengan mudah berubah menjadi kalsit.
a. Butiran cangkang (skeletal grain) Butiran cangkang pada batuan
karbonat berasal dari sisa-sisa organisme penghasil material
karbonat. Organisme membentuk cangkang untuk menopang dan
melindungi jaringan (tissue) lunak dan dalam aktivitas hidupnya.
Secara organik mereka membentuk mineral karbonat yang mana
mineraloginya bervariasi. Butiran cangkang merupakan butiran yang
sangat dominan pada batuan karbonat Panerozoikum. Butiran ini dapat
berupa cangkang utuh dan/atau pecahan bagian dari suatu organisme
dengan bentuk menyudut sampai membulat. Sebagian besar cangkang itu
dibentuk oleh aragonit, kalsit atau Magnesian-kalsit. Komposisi ini
dapat berubah karena proses diagenesa yang dialami, sehingga
sebagian mineral berubah menjadi mineral lain. Contohnya, aragonit
akan berubah menjadi kalsit pada proses diagenesa.
b. Butiran karbonat Non-Cangkang Butiran non-cangkang adalah
partikel-partikel yang berasal dari proses fisika, kimia ataupun
secara biologi dan butiran ini bukan bagian struktur organik.
Berdasarkan ciri-cirinya ada beberapa tipe butiran non-cangkang,
sebagai berikut: Litoklas Litoklas (lithoclast), adalah fragmen
sedimen pada batuan karbonat yang merupakan hasil erosi, kemudian
tertransportasi dan diendapkan dalam cekungan karbonat. Disini ada
dua jenis lithocklast, yaitu intraklas dan ekstraklas. Ekstraklas,
sering juga disebut limeclast , berasal dari luar cekungan
karbonat, sedangkan intraklas berasal dari dalam cekungan itu
sendiri.
1. Intraklast adalah kepingan batugamping atau pengerasan
sedimen yang berasal dari dalam cekungan pengendapan itu sendiri.
Kepingan ini dapat berupa beachrock, hardgrounds, atau stromatolite
yang semi-
terkonsolidasi. Intraklasts mengandung partikel-partikel yang
seumur dengan batuan induknya (host rock) dan beberapa fabrik
diagenetik dijumpai dalam interklast yang berkaitan dengan
lingkungan pengendapan sedimen induknya. Interklast sangat sering
dijumpai dalam karbonat. Mereka dapat terbentuk akibat erosi dalam
laut yang terletak pada alur pasang-surut, pantai, muka terumbu dan
dataran pasang-surut (tidal flat). Menurut Boggs (1992), ada dua
proses utama penyebab terbentuknya intraklas adalah: a. erosi
terhadap endapan pantai baru saja membatu (lithified beach-rock) di
dalam zona intertidal dan supratidal; b. penghancuran dari telo
(desication) pada supratidal, khususnya lumpur gamping yang
menghasilkan klastika lumpur gamping. 2. Ekstraklast adalah
kepingan batugamping yang berasal dari batugamping yang telah
membatu dan terletak diluar cekungan, kemudian tererosi dan
diangkut masuk ke dalam cekungan pengendapan. Kalau intraklas dapat
memberikan informasi tentang kondisi cekungan dimana batugamping
itu diendapkan, ekstraklas tidak dapat. Yang diberikan oleh
ekstraklas adalah informasi tentang batuan asalnya, yang mungkin
jauh lebih tua. Coated grain (ooid, oncoid and cortoid) Butiran
terbungkus (coated grain) adalah butiran karbonat terdiri atas inti
(nuleus) yang dikelilingi oleh lapisan pembungkus yang disebut
korteks (cortex). Butiran terbungkus ini dibagi dalam ooid, onkolit
dan kortoid.
Ooids Ooids adalah butiran terbungkus berukuran pasir, berbentuk
bundar sampai oval dan pembungkusnya konsentris disekitar nukleus
butiran (Gambar VI-2). Pembungkus (coating) terdiri atas lapisan
yang bervareasi ketebalannya (3-15 mikron). Intinya (nucleus).
Nukleus mungkin berupa kepingan cangkang, peloid, ooid yang lebih
kecil, atau butiran lain seperti kuarsa dan feldspar. Pada umumnya
ooid berukuran lanau-pasir atau 0,1-2 mm, yang paling umum adalah
0,5-1 mm (Boggs, 1992). Ooid yang berukuran >2 mm disebut
pisoid. Batuan yang dibentuk oleh ooid berukuran 2 mm) disebut
pisolit.
Berdasarkan lapisan pembungkus (cortex), ooid primer dapat
dibagi menjadi: 1. 2. 3. Ooid dengan struktur tangensial , Ooid
dengan struktur radial dan Ooid mikritik atau mikrosparit.
Onkoid (Oncoid)Onkoid adalah butiran terbungkus oleh lapisan
yang lebih tidak beraturan dari pada ooid. Pada umumnya onkoid
berukuran 10 mm. Onkoid dapat terbentuk baik di lingkungan
pengendapan laut maupun di darat.
Peloid dan peletIstilah peloid digunakan untuk menggambarkan
semua butiran yang dibentuk pada aggregat karbonat kriptokristalin
berukuran 20-60 m, dengan mengabaikan asal pembentukannya (Gambar
6.2). Hal ini diperlukan karena sering asal aggregat ini tidak
jelas, tetapi untuk butiran dengan asalnya dari faecal origin,
digunakan istilah pelet. Peloid adalah ciri khusus pada lingkungan
lagun, dan beberapa lingkungan innershelf dangkal.
Lumpur Karbonat Lumpur karbonat (carbonate mud) adalah batuan
karbonat yang berbutir sangat halus (2 mm dinamakan kalsirudit
(disebut konglomerat pada sedimen non-karbonat), 63 mikron - 2 mm
disebut kalkarenit (disebut batupasir pada sedimen nonkarbonat),
dan yang ukuran butirnya