BAB VII BATUAN SEDIMEN

BAB 6 / Batuan Sedimen

BAB 6 / Batuan Sedimen

Hasil pelapukan dan pengikisan permukaan bumi merupakan bahan utama sedimen. Kata sedimen berasal dari bahasa Latin, sedimentum, yang berarti pengendapan. Batuan sedimen tersingkap paling banyak di daratan dibandingkan batuan lainnya, batuan beku dan batuan metamorf, sebesar 75 persen luas daratan, walaupun diperkirakan hanya 5 persen volume bagian terluar bumi.

Meskipun kelihatannya kecil, namun batuan sedimen sangat penting dalam geologi, karena didalamnya terekam sejarah peristiwa-peristiwa (events) geologi dimasa lampau.

Batuan sedimen termasuk dalam batuan sekunder karena material pembentuknya merupakan hasil dari aktivitas kimia dan mekanik denudasi terhadap batuan yang sudah ada. Yang diendapkan dari larutan atau suspensi dalam air atau udara pada suhu dan tekanan normal. Endapannya adalah hasil rombakan dan hancuran batuan kerak bumi, terdiri dari fragmen batuan , mineral dan berbagai material lainnya, ditransport oleh angin atau air dan diendapkan di lekukan-lekukan didarat atau di laut.

Material yang terbawa dalam suspensi mengendap karena kecepatan medium transportasinya tertahan atau kondisi fisiknya berubah. Dan material dalam larutan terendapkan karena perubahan kondisi kimia atau fisika medium, atau secara tidak langsung oleh aktivitas binatang dan tumbuhan.

Sedimen tidak hanya bersumber dari darat saja, tetapi dapat juga dari yang terakumulasi ditepi-tepi cekungan, yang melengser kebawah akibat gaya gravitasi.

Meskipun secara teoritis dibawah permukaan air tidak tejadi erosi, namun masih ada energi air, gelombang

dan arus bawah permukaan, yang mengikis terumbu-terumbu karang di laut.

Hasil kikisannya terendapkan disekitarnya, berupa hancuran.

Material sedimen dapat berupa :

1. Fragmen dari batuan yang sudah ada dan mineral-mineral. Misalnya kerikil di sungai, pasir di pantai dan lumpur di laut atau danau.

2. Material organik, seperti terumbu koral di laut, sisa-sisa cangkang organisme air dan vegetasi di rawa-rawa.

3. Hasil penguapan dan proses kimia, garam didanau payau dan kasium karbonat di laut dangkal.

Litifikasi dan Diagenesa

Litifikasi (lithification dari kata kerja to lithify, yang berarti menjadi batu) adalah proses dimana sedimen baru yang urai (unconsolidated) perlahan-lahan berubah menjadi batuan sedimen. Selama litifikasi terjadi perubahan-perubahan. Keseluruhan perubahan, secara kimia, fisika dan biologi yang mempengaruhi sedimen sejak diendapkan, selama dan setelah litifikasi disebut sebagai digenesa (diagegsis).

Perubahan diagesa yang utama dan sederhana adalah kompaksi dan sementasi.

Kompaksi. Beban akumulasi sedimen atau material lain menyebabkan hubungan antar butir menjadi lebih lekat dan air yang dikandung dalam ruang pori-pori antar butir tedesak keluar. Dengan demikian volume batuan sedimen yang terbentuk menjadi lebih kecil, namun sangat kompak.

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

Rekristalisasi. Saat sedimen terakumulasi, mineral-mineral yang kurang stabil mengkristal kembali atau rekristalisasi, menjadi yang stabil. Proses ini umumnya terjadi pada batugamping terumbu yang porous. Mineral aragonit (bahan struktur kerangka koral hidup), lama kelamaan berekristalisasi menjadi bentuk polimorfnya, kalsit.

Pengubahan kimiawi (chemical alteration) sangat mempengaruhi pembentukan sedimen.

Adanya oksigen, lingkungan oksidasi, membuat sisa organik berubah menjadi karbon dioksida dan air, sehingga tidak ada lagi sisa-sisa organik. Dan tidak adanya oksigen, lingkungan reduksi, sisa-sisa organik tidak seluruhnya rusak atau terubah. Bahkan lambat laun berubah menjadi karbon yang padat.

Setelah menjadi batuan sifat fisik sedimen berubah, dari yang semula urai, lunak, menjadi kompak dan keras.

Tekstur Salah satu cara yang mudah untuk mempelajari dan mengenali batuan sedimen adalah dengan melihat tekstunya. Tekstur batuan sedimen seringkali merupakan karaktristik yang berkaitan dengan endapan, menyangkut besar, bentuk, tatanan dan kemasan komponen-komponennya. Dua kelompok utama dalam klasifikasi adalah material yang diendapkan dari bahan yang ditransport sebagai zat padat dan sebagai larutan atau dalam larutan. Yang pertama sebagai batuan sedimen klastik dan keduanya adalah batuan sedimen non klastik. Kedua macam batuan ini memperlihatkan tekstur yang berbeda.

Tekstur batuan sedimen klastikTekstur batuan sedimen klastik sangat dipengaruhi oleh fragmen-fragmen pembentuknya, besar dan bentuk butir, serta hubungan antar butir.

Pemilahan (sorting) dan Kemas (fabric)

Sebagaimana telah diketahui bahwa sedimen klastik terdiri dari butiran-butiran, dari yang berbutir seragam sampai yang beraneka ukuran. Keragaman besar butir dinyatakan dalam pemilahan (sorting). Untuk yang besar butirnya sangat bervariasi dikatakan pemilahannya buruk (poorly sorted), sedangkan yang hampir seragam atau hampir sama besarnya, pemilahannya baik (well sorted).

Demikian pula dengan tatanan fragmen dalam batuan sedimen klastik, dinyatakan sebagai kemas (fabric). Bila butiran-butiran dalam sedimen saling bersentuhan dikatakan mempunyai kemas tertutup, dan jika tidak saling bersinggungan, terpisah oleh partikel lebih halus, dikatakan berkemas terbuka

Porositas dan permeabilitas

Sifat lain batuan sedimen klastik yang berkaitan dengan teksturnya adalah porositas dan permeabilitas.

Porositas adalah jumlah rongga kosong yang terdapat antar butir dalam batuan, dinyatakan dalam persen volume. Porositas sangat penting artinya bagi persediaan air tanah dan reservoir hidrokarbon.

Besar porositas batuan bergantung pada beberapa faktor, diantaranya adalah:

1. Tatanan partikel

2. Besar dan bentuk partikel

3. Jumlah ukuran yang berbeda. Hal ini penting karena partikel kecil dapat mengisi rongga antara partikel yang besar.

Porositas dinyatakan dalam persen volume.

Permeabilitas merupakan besaran kemampuan batuan untuk meluluskan cairan (fluida). Batuan yang mempunyai porositas tinggi belum tentu permeabilitasnya besar. Agar batuan mempunyai permeabilitas tinggi, pori-pori atau rongga antar butir harus saling berhubungan.

Tekstur batuan sedimen nonklastikTekstur yang terjadi merupakan hasil pengendapan melalui reaksi kimia. Tekstur kristalin berkembang akibat agregat kristal-kristal yang saling mengunci. Kristal-kristalnya dapat kecil, menengah atau besar-besar bahkan campuran berbagai ukuran sebagai halnya batuan beku porfiritik. Kristal-kristalnya memperlihatkan bentuk-bentuk tertentu, misalnya berdimensi sama, berserat atau scaly. Dan tidak mudah untuk membedakan mana yang terbentuk oleh reaksi kimia organik dari mana yang diendapkan melalui reaksi akibat organisme.

Klasifikasi Batuan sedimen

Batuan sekunder ini diendapkan dalam kondisi yang sangat bervariasi, mengakibatkan pembentukannyapun (genesa) beragam. Demikian pula tekstur, komposisi dan penampilan batuan sedimen yang dihasilkan. Maka dasar klasifikasinyapun ada bermacam-macam.

Klasifikasi batuan sedimen yang ideal, berdasarkan ukuran dan bentuk butir, serta komposisi material pembentuknya.

Pengelompokan yang sederhana dalam batuan sedimen adalah dua kelompok besar :

1. Batuan sedimen klastik, terbentuk dari fragmen-fragmen batuan, atau sisa-sisa cangkang binatang laut atau air tawar, baik yang masih utuh maupun hancurannya.

2. Batuan sedimen nonklastik, atau kimiawi dan organik terbentuk oleh proses kimia atau proses biologi.

Batuan sedimen klastik

Fragmen-fragmen lepas atau urai hasil penghancuran atau rombakan secara mekanik dari batuan tua disebut detritus (dari bahasa Latin yang berarti menjadi usang). Sedimen detritus disebut juga sedimen klastik (berasal dari bahasa Yunani klastos yang artinya pecah). Sedimen klastik ditransport dalam berbagai cara, dapat bergulir kebawah lereng akibat gravitasi, atau terbawa gletsyer, oleh angin atau oleh aliran air.

Saat transportasi berhenti, sedimen terendapkan secara mekanik dengan sistem yang khas sesuai dengan mekanisme transportasinya. Pengendapan terjadi karena energi pembawanya turun.

Sedimen yang meluncur, bergulir atau mengalir kebawah lereng baik oleh gravitasi atau gletsyer pada umumnya merupakan campuran yang acak (random) dari partikel berbagai ukuran. Sedangkan partikel sedimen yang terbawa oleh angin atau air terendapkan saat kecepatan angin atau aliran air berkurang. Ukuran partikel yang terendapkan berhubungan dengan kecepatan pembawanya. Makin besar kecepatannya makin besar partikel yang terbawa. Perbedaan besar butir antara yang halus dan yang kasar sangat ekstrem.

Karena itu diperlukan satu acuan besar butir, dan telah dibuat oleh Wentworth, dikenal sebagai klasifikasi atau skala Wentworth, tabel 6.1.

TABEL 6.1 Skala Wentwoth; boulder dan cobble dapat diartikan sebagai bongkah, pebble sama dengan kerakal, granule seukuran dengan kerikil, sand sama dengan pasir, sedangkan silt sama dengan lanau dan clay adalah lempung.

Nama

Ukuran

Boulder

(256 mm

Cobble

64 - 256 mm

Pebble

4 - 64 mm

Granule

2 - 4 mm

Sand

1/16 - 2 mm

Silt

1/256 - 1/16 mm

Clay

( 1/256 mm

Batuan sedimen klastik atau disebut juga batuan sedimen detritus, terdiri dari fragmen berbagai ukuran. Butiran yang besar disebut fragmen dan diikat oleh massa butiran-butiran yang lebih halus, yang dinamakan matriks. Dan dikelompokkan berdasarkan besar butir komponen materialnya, menjadi:

Rudaceous

Batuan sedimen yang terdiri dari fragmen berbutir kasar atau fragmen batuan. Batuan yang termasuk adalah konglomerat dan breksi.

Konglomerat (conglomerate) adalah hasil litifikasi campuran kerakal, pasir, lanau dan lumpur (mud) Fragmennya berukuran dari kerikil sampai bongkah yang merupakan pecahan batuan yang sudah ada (tua),

dan bentuknya membulat (rounded). Sedangkan matriksnya yang berada diantara fragmen umumnya terdiri dari fragmen mineral.

Breksi (breccia) serupa dengan konglomerat tetapi bentuk fragmennya menyudut (angular tidak membulat,) (gambar 6.1 A dan B).

Sejenis breksi yang dihasilkan oleh aktivitas letusan volkanik disebut breksi volkanik (volcanic breccia).

Konglomerat atau breksi yang fragmennya terdiri dari berbagai macam material dinamakan konglomerat atau breksi polimik. Sedangkan yang terdiri dari hanya satu macam framen saja disebut konglomerat atau breksi monomik. Misalnya fragmennya hanya dari andesit.

Arenaseous (arenaceous)

Batuan yang didominasi oleh material berukuran pasir, terdiri dari batupasir, arkose dan graywacke.

Batu-pasir (sandstone) terdiri dari material yang terutama berukuran butir pasir (1/16 sampai 2 mm), meskipun ada partikel yang lebih besar atau lebih kecil (misalnya batupasir kerikilan atau batupasir lanau). Pembedaan berbagai jenis batupasir biasanya berdasarkan pada komposisinya. Kuarsa mineral yang paling tahan, merupakan mineral yang umum dalam batupasir. Bila butiran-butiran utamanya adalah kuarsa, dinamakan batupasir kuarsa.

Arkose atau batupasir arkose. Pada umumnya batuan arenaceous terdiri dari campuran pasir kuarsa dan fragmen felspar. Dapat juga mengandung fragmen batuan dan mineral yang berbutir kecil dan menyudut.

Kenampakan arkose mirip dengan granit, sehinga ada yang menafsirkan sebagai hasil dekomposisi granit. Sering kali arkose berwarna merah atau merah muda (pink) yang disebabkan oleh mineral yang mengandung oksida besi.

Greywacke istilah ini pada umumnya dipergunakan untuk batupasir yang komposisinya dari kuarsa, felspar dan sejumlah besar fragmen batuan (beku, sedimen dan metamorf) yang halus (lithic particles). Asosiasi yang umum adalah abu dan debu volkanik dengan kuarsa dan fragmen-fragmen felspar. Umumnya berwarna abu-abu sampai kehitaman yang disebabkan oleh matriks yang menyerupai batu sabak (slate). Komposisi matriksnya terdiri dari campuran mika, chlorit dan kuarsa. Graywacke menarik karena keberadaannya yang luas di jalur aktif (tektonik) di seantero dunia. Dari jumlah volume sedimen persen-tasinya besar. ArgillaceousKomposisinya terdiri dari lempung seluruhnya atau yang persentasi kandungan lempungnya tinggi. Istilah argillaceous juga dipergunakan sebagai kata sifat untuk menamakan batuan yang mengandung lempung.Contohnya adalah serpih.

Serpih (shale), lanau (silt), batu lumpur (mudstone) dan napal (marl) termasuk dalam kelompok batuan lempungan (argilaceous rock) dan disebut juga batuan pelitik (pelitic rock). Besar butirnya relatif seragam, lebih kecil dari pasir (1/16 sampai 1/256 mm), termasuk mudstone, terdiri dari fragmen mineral, terutama kuarsa dan felspar, diendapkan dalam air, tawar, payau atau laut. Serpih ketika lapuk pecah-pecah menjadi kotak-kotak atau blok-blok kecil. Sedangkan lanau pecahannya membentuk fragmen berlembar-lembar tipis (seperti cleavage).

Batu lempung (claystone) berbutir sangat halus, lebih kecil dari 1/16 mm. Pada umumnya untuk menelitinya tidak dapat dipergunakan mikroskop biasa, tetapi harus dengan mikroskop elektron yang mempunuai daya perbesaran sangat tinggi. Meskipun butirannya tidak tampak, tetapi termasuk dalam sedimen klastik

Batuan sedimen nonklastik

Beberapa sedimen tidak terdiri dari partikel-partikel klastik, meskipun komponennya telah mengalami transportasi. Komponen sedimen semacam ini terlarut

dalam air dan ditransport sebagai larutan kemudian diendapkan secara kimia. Sedimen yang pemben-tukannya dari pengendapan mineral yang terlarut dalam air dinamakan sedimen kimiawi (chemical sediment).

Dan pada umumnya terbentuk dalam dua cara :

Pertama,melalui reaksi biokimia, sebagai hasil aktivitas tanaman dan binatang dalam air. Contohnya tanaman sangat kecil yang hidup di laut dapat menurunkan derajat keasaman air disekitarnya dan karenanya terendapkan kalsium karbonat.

Kedua, melalui reaksi anorganik didalam air. Bila air pada mata-air panas mendingin, akan mengendap opal dan kalsit. Contoh lainnya adalah penguapan air laut atau danau, menyebabkan konsentrasi bahan-bahan terlarut naik dan mulailah pengendapan garam.sebagai sedimen kimia.

Berdasarkan komposisinya batuan sedimen nonklastik dikelompokkan menjadi yang silikaan, siliceous, mengandung silika dan yang karbonatan, cabonaceous, komposisi utamanya kalsium karbonat.

Sedimen lain yang sering dijumpai adalah yang komposisi utamanya rombakan sisa binatang yang dihasilkan langsung dari fisiologis aktivitas organisme dinamakan sedimen biogenik. Sisa-sisa bagian yang keras akhirnya menjadi fragmen-fragmen atau klastik. Sedimen yang komponen utamanya dari fragmen ini disebut sedimen bioklastik.

Sedimen biogenik yang penting adalah yang terbentuk dari kalsium karbonat, yang tersebar luas di lautan. Kalsium karbonat dapat diendapkan oleh pengendapan kimiawi dari air laut, tetapi kebanyakan sedimen karbonat merupakan hasil aktivitas biogenik; terutama pada permukaan air laut yang hangat. Disini karbonat dipisahkan oleh organisme saat membuat bagian tubuhnya yang keras dan mengendaplah kalsit atau aragonit. Saat itu ion-ion calsium dan bikarbonat didalam air bergabung membentuk kalsium karbonat yang padat, menurut reaksi :

Ca2+ + (HCO3)1- CaCO3 + H1+ ion ion Kalsium ion

Kalsium bikarbonat karbonat Hidrogen

Sedimen silikaan (siliceous)

Banyak endapan silikaan berbentuk koloid; lainnya terbentuk melalui proses-proses kimia. Beberapa endapan ini mengendap langsung dari air, lainnya terbentuk melalui proses rekristalisasi dalam sedimen selama konsolidasi. Acuan yang pasti untuk membedakan cara terjadinya kedua endapan ini sedikit sekali. Yang sering dijumpai berupa nodul-nodul atau konkresi dalam lapisan-lapisan batugamping. Banyak nodul yang materialnya silikaan ini berintikan fossil. Hal ini menunjukkan bahwa terjadinya melalui proses sekunder.

Rijang (chert atau flint); adalah batuan sedimen silikaan yang umum dijumpai, padat dan keras. Dan merupakan satu bentuk kuarsa SiO2. Warnanya berkisar dari putih abu-abu sampai hitam. Kekerasannya sama, 7, memperlihatkan kilap (luster) seperti kaca (semi vitreous). Sifat pecahnya yang khas, belahan pipih dan membundar (conchoidal fracture), sangat bermanfaat bagi pembuatan alat manusia purba.

Rijang dijumpai sebagai lapisan atau nodul-nodul dalam batuan karbonat atau sedimen lain. Meskipun merupakan endapan organik atau anorganik, beberapa mengandung sisa-sisa organime silisious.

Siliceous sinter, merupakan sedimen kimiawi yang terbentuk disekitar mata-air mineral, geyser, disebut juga geyserite. Warnanya putih atau berwarna terang dan porous.

Sedimen karbonatan (corbonceous)

Sedimen nonklastik yang terdiri terutama dari mineral kalsium karbonat, kalsit (CaCO3). Batuan sedimen karbonatan yang banyak dijumpai adalah batu gamping atau limestone. Tebalnya sampai ratusan meter dan beberapa kilometer persegi luasnya. Kebanyakan batuan ini dikelompokkan dalam batuan organik. Didalam air laut mengandung banyak ion-ion kasium dan karbonat. Pada kondisi tertentu air laut jenuh akan ion-ion ini dan mengendaplah batu-gamping. Kondisi tersebut diantaranya :

1. Air yang hangat, dimana ion-ion dapat larut dalam jumlah besar.

2. Penguapan yang tinggi, seperti di khatulistiwa dimana ion-ion terkonsentrasi dekat permukaan saat jumlah air berkurang.

3. Air yang terkacau, memicu terjadinya presipitasi atau pengendapan.

Pada kondisi seperti itu terjadinya presipitasi sangat memungkinkan, dan jika airnya terkacau terbentuk oolit, yang tumbuh konsentris sedangkan lapisan-lapisan CaCO3 terendapkan diatasnya.

Dalam air yang tenang, terendapkan kalsium karbont dengan kristal-kristal berbentuk jarum, beralaskan lumpur karbonat. Endapan ini setelah mengalami kompaksi mengkristal kembali menjadi batugamping mikro kristalin, dengan kristal-kristal sangat halus, yang hanya dapat dilihat dengan mikroskop dengan perbesaran sangat tinggi.

Batugamping cenderung memiliki berbagai sifat fisik, tergantung pada pembentukannya.

Travertine atau tufa adalah batugamping yang terbentuk oleh penguapan mata-air dan sungai yang mengandung kalsium karbonat dalam larutan. Endapan mata-air atau aliran air panas maupun dingin di permukaan, menyerupai spons, porous, rapuh bertekstur tanah dan kadang-kadang bercabang, dinamakan tufa .

Caliche. Endapan gampingan ini terbentuk dalam tanah di daerah semi kering diatas batuan berkomposisi karbonat. Kapilaritas menarik air tanah yang mengandung kalsium karbonat dalam larutan keatas. Di permukaan air menguap meninggalkan endapan sebagai semen dalam tanah atau sebagai lapisan-lapisan tipis.

Dolomite atau dolostone. Komposisinya kalsium-magnesium karbonat (CaMg)CO3, batuan padat yang teksturnya seperti gula (sugary), berwarna abu-abu dan tidak bereaksi dengan asam HCl. Terbentuknya dolomit umumnya selama rekristalisasi sedimen karbonatan. Ukuran ion-ion kalsium dan manesium hampir sama sehingga memungkinkan ion magnesium menggantikan ion kalsium dalam struktur kalsit. Dolomitisasi fossil mungkin dijumpai, tetapi tidak ada organisme yang membentuk cangkangnya dengan dolomit.

Endapan organik

Sedimen nonklastik lainnya adalah yang terbentuk dari sisa-sisa mikro organisme yang hidupnya terapung di laut. Setelah mati, sisanya atau bagian kerasnya tenggelam dan terakumulasi didasar laut membentuk sedimen lumpur (muddy sediment) yang dinamakan ooze laut dalam (deep-sea ooze). Jika terdiri terutama dari karbonat, disebut calcareous ooze. Koral, algae dan koloni organime yang tumbuh di dasar laut dangkal daerah tropis juga mengendapkan kasium karbonat membentuk terumbu karang atau

carbonate reef. Disamping calcareous ooze ada juga siliceous ooze, yang komposisi utamanya rombakan silisious (siliceous remains).

Radiolarian ooze, berasal dari mikro protozoa,, radilaria, kelompok binatang ber-sel tunggal yang membentuk cangkangnya dari silika. Hidupnya terapung dekat permukaan laut. Setelah mati jasadnya tenggelam ke dasar laut. Dan terakumulasi dalam jumlah besar dan dapat membentuk sebagian besar

sedimen di daerah yang kecepatan pengendapannya sangat lambat, khususnya laut dalam. Cangkang karbonatan terlarut dalam air bersuhu dingin dan tekanan hidrostatik tinggi di laut dalam, tetapi silika tetap stabil; sehingga cangkang radiolaria terakumulasi.

Diatome, tumbuhan silisous yang juga berukuran mikro. Bentuknya bermacam-macam, ada yang seperti batang, membulat dan melingkar. Hidupnya terapung dipermukaan laut, dan terkonsentrasi dalam jumlah yang luar biasa besarnya. Setiap tumbuhan mengandung setetes kecil minyak, yang mungkin menjadi bahan baku utama minyak bumi. Batuannya yang teridiri dari sisa tumbuhan ini bertekstur dan penampilan seperti tanah (earthy). Bersifat lepas, halus, berwarna putih berserbuk, mirip dengan kapur.

Endapan organik lainnya yang komposisi utamanya dari karbonat berupa batu gamping fossilan, kapur (chalk) dan napal.

Batu gamping fossilan. Pada umumnya batu gamping yang dibentuk oleh material yang berasal dari bahan organik, termasuk yang terdiri dari cangkang binatang laut. Komposisi cangkang (shell) ini dari mineral kalsit yang diambil dari larutan air laut, tempat hidupnya. Setelah binatangnya mati, sejumlah cangkangnya terakumulasi di laut atau laut dangkal, tersemen oleh kalsit, silika atau material lain dan mengendap.

Kapur (chalk) merupakan batu gamping fossilan yang terdiri dari cangkang protozoa (binatang ber-sel tunggal), terutama yang bentuk cangkangnya globular, membulat, namanya Globigerina. Kapur berwarna putih, ringan dan lunak, seperti kapur tulis.

Napal (marl) terdiri dari campuran dari cangkang dan fragmen cangkang dengan lumpur dan pasir. Sebenarnya merupakan batu gamping dengan pengotoran (impurity).

Endapan garam

Selain batugamping, dijumpai juga endapan garam dan Gypsum, keduanya merupakan hasil penguapan. Garam teridiri dari mineral halit, komposisinya NaCl, dan Gypsum berkomposisi CaSO4.2H2O. Keduanya terdapat sebagai lapisan-lapisan pada tempat yang terbatas.

Hukum pengendapan

Pada saat sedimen diendapkan, mengikuti hukum alam, misalnya material yang berat akan terendapkan lebih dahulu dibandingkan yang lebih ringan, sesuai dengan kecepatan atau energi medium pembawanya.

Mekanisme dan kondisi lingkungan pengendapan terekam dalam sedimen dan meskipun telah mengalami diagenesa menjadi batuan sedimen. Dengan membandingkan dengan proses yang berlangsung saat ini dan kaidah The present is the key to the past, dapat diketahui kondisi dan mekanisme saat pengendapan suatu lapisan batuan sedimen jutaan tahun silam.

Kecepatan pengendapan material sedimen tergantung pada besar butirnya.

Menurut hukum Stoke :

v = C.r2 cm/s

dimana v adalah kecepatan pengendapan, C suatu konstanta dan r garis tengah butiran.

Pada pertengahan abad 17 Nicolaus Steno memper-hatikan bahwa sedimen terkumpul oleh proses pengendapan melalui suatu medium, air atau angin. Endapan ini membentuk lapisan-lapisan mendatar atau horizontal, yang terendapkan dahulu berada dibawah dan yang kemudian ada di atas.

Berdasarkan pengamatannya ini, pada tahun 1969 ia mencetuskan tiga prinsip dasar yang lebih dikenal dengan Hukum Steno :

( Hukum super posisi, yang menyatakan bahwa dalam urutan batuan yang belum mengalami perubahan (dalam keadaan normal), batuan yang tua ada dibawah dan yang muda berada di atas.

( Hukum horizontalitas, pada awalnya sedimen diendapkan sebagai lapisan-lapisan mendatar.

Apabila dijumpai lapisan yang miring, berarti sudah mengalami deformasi, terlipat atau tersesarkan.

( Hukum kemenerusan lateral (lateral continuity), menyatakan bahwa pengendapan lapisan batuan sedimen menyebar secara mendatar, sampai menipis atau menghilang pada batas cekungan dimana ia diendapkan.

Ketiga prinsip dasar ini sangat membantu dalam mempelajari atau menentukan urutan umur lapisn-lapisan batuan sedimen.

Struktur batuan sedimen

Susunan partikel-partikel dalam lapisan sedimen merupakan informasi penting mengenai kondisi sedimentasi.

Kebanyakan sedimen ditransport oleh arus yang akhirnya secara bertahap diendapkan, sehingga ciri utama batuan sedimen adalah berlapis.

Batas antara satu lapisan dengan lapisan lainnya disebut bidang perlapisan. Bidang perlapisan dapat terjadi akibat adanya perbedaan sifat fisik antara lapisan: warna., besar butir, dan atau jenis batuan antara dua lapisan. Struktur sedimen lain yang umum dijumpai pada batuan sedimen adalah lapisan bersusun, lapisan silang-siur atau, gelembur gelombang (riplemark) dan rekah kerut (mud cracks), gambar 6.2.

Terjadinya struktur-struktur sedimen tersebut di-sebabkan oleh mekanisme pengendapan dan kondisi serta lingkungan pengendapan tertentu.

Lapisan bersusun (graded bedding); jika dalam suspensi mengandung berbagai ukuran partikel, yang terendapkan terlebih dahulu adalah partikel terbesar, disusul yang lebih kecil dan seterusnya. Partikel yang sangat halus mungkin masih dalam suspensi dan akan mengendap beberapa lama kemudian. Hasilnya adalah endapan yang susunan partikelnya mengecil keatas.

Pemilahan partikel tergantung pada besar butir. Susunan demikian dapat pula terjadi akibat melemahnya kecepatan arus. Saat arus melemah, partikel yang berat atau besar akan mengendap lebih dulu dan selanjutnya.

Lapisan silang-siur (cross bedding); lapisan ini terdiri dari butiran lebih besar dari lanau dan merupakan hasil dari arus turbulen dalam aliran (sungai), angin atau gelombang laut. Sepanjang arus bergerak maju, material yang dibawanya cenderung terkumpul sebagai bukit-bukit, pegunungan atau timbunan dalam bentuk riak (riple), gelombang atau punggungan (dune), yang perlahan-lahan bergerak maju searah arus. Partikel-partikel terkumpul pada bagian depan lereng, berupa lapisan-lapisan miring antara 300 sampai 350. Arah kemiringan lapisan silang siur menunjukkan arah arus saat pengendapan terjadi.

Dengan mempelajari struktur sedimen yang dijumpai saat ini, dapat diketahui mekanisme dan lingkungan pengendapan pada masa lampau saat sedimen diendapkan.

Fossil dan waktu

Didalam sedimen umumnya turut terendapkan sisa sisa organisme atau tumbuhan, yang karena tertimbun, dan tidak terjadi oksidasi, sehingga terawetkan. Dan selama proses diagenesis tidak rusak dan turut menjadi bagian dari batuan sedimen, atau membentuk lapisan batuan sedimen sendiri, misalnya batugamping coquina.

Sisa-sisa organisme atau tumbuhan yang terawetkan ini dinamakan fossil. Jadi fossil adalah bukti atau sisa-sisa kehidupan zaman lampau. Dapat berupa sisa organisme atau tumbuhan, seperti cangkang kerang, tulang atau gigi maupun jejak atau cetakannya.

Contohnya jejak atau lubang-lubang (burrows) bekas kehidupan organisma dan cetakan daun atau tulang ikan dalam serpih. Proses pembentukan fossil disebut proses fossilisasi.

Fossilisasi dapat terjadi oleh proses-proses:

- penggantian (replacement), bagian yang keras organisme diganti oleh berbagai mineral, misalnya cangkang binatang laut yang semula dari kalsium karbonat diganti oleh silika.

- petrifaction, bagian lunak batang tumbuhan diganti oleh presipitasi mineral yang terlarut dalam air-sedimen.

- karbonisasi, daun atau material tumbuhan yang jatuh dalam lumpur di rawa, terhindar dari oksidasi.

Dan pada saat diagenesa, material itu diubah menjadi cetakan karbon dengan tidak mengubah bentuk asalnya.

- pencetakan, pada saat diagenesis, sisa binatang atau tumbuhan terlarut, sehingga terjadilah rongga, seperti

cetakan (mold) yang bentuk dan besarnya sesuai atau sama dengan benda aslinya.

Apabila rongga ini terisi oleh mineralisasi maka terbentuklah hasil cetakan (cast) binatang atau tumbuhan tersebut Fossil merupakan kunci yang menentukan mengenai lingkungan masa lalu. Binatang atau tumbuhan ada yang memerlukan iklim hangat dan lembab dan dilain pihak ada yang membutuhkan iklim dingin dan kering.

Dengan mempergunakan keadaan iklim dari tumbuhan dan binatang modern sebagai bandingan dan penerapan Prinsip Uniformitarianisme, dapat diperkirakan keadaan iklim pada saat hidupnya tumbuhan atau binatang serupa. Misalnya dari fossil tumbuhan dapat memperkirakan curah hujan dan suhu di darat zaman dahulu, dan dari fossil mikro organime yang terapung dapat menunjukkan keadaan suhu dan salinitas laut.

Fossil juga merupakan dasar utama dalam menentukan umur relatif suatu lapisan dan sangat penting dalam menyusun sejarah bumi yang sudah 600 juta tahun.

Penemuan pengetahuan mengenai fossil, sangat berarti bagi penunjuk waktu (time indicator) dalam geologi.

Orang yang mula-mula memperhatikan kehadiran fossil dalam batuan adalah William Smith (1769 1839), seorang surveyor di Inggris. Ia mencermati singkapan-singkapan batuan segar pada quarry, kupasan jalan (road cut) dan galian paritan (excavation). Dalam urutan formasi yang terdiri dari selang-seling batupasir dan serpih , dijumpainya beberapa serpih sangat mirip, tetapi fossil yang dikandungnya tidak sama. Tiap serpih mengandung himpunan fossil tersendiri. Dengan menyamakan fossil dan urutan batuan (dinamakan korelasi), Smith mengembangkan suatu metoda dimana dia dapat memprediksi lokasi dan sifat batuan dibawah permukaan.

Setelah Smith mengemukakan bahwa himpunan fossil di Inggris berubah secara sistimatis dari lapisan tua ke lapisan lebih muda, peneliti-peneliti lainnya menjumpai hal yang sama diseluruh dunia.

Sejak penemuannya ini maka berkembang ilmu yang mempelajari fossil, yaitu paleontologi. Kemudian diketahui bahwa jasad sebelum memfossil, hidup pada masa tertentu, sehingga fossil tersebut merupakan penunjuk untuk masa itu. Fossil-fossil tertentu yang mempunyai penyebaran geografis yang luas dan masa hidupnya pendek, dinamakan fossil penunjuk atau fossil indeks (index fossil).

Untuk mengidentifikasi lapisan-lapisan batuan di berbagai tempat yang terpisah, mungkin sangat jauh, apakah terbentuk pada masa yang sama, dengan mem-

pergunakan fossil indeks disebut korelasi, seperti diagram dalam gambar 6.3.

Apabila tidak dijumpai fossil indeks yang sama, maka dapat dipergunakan kesamaan himpunan fossil yang terkandung dalam lapisan-lapisan batuan tersebut.

Fasies dan Lingkungan-

Pengendapan

Bila dalam satu lapisan batuan dijumpai perubahan sifat fisik secara lateral, baik litologi, besar butir, warna atau sifat lainnya, maka dikatakan pada lapisan batuan tersebut terdapat perubahan fasies. Artinya, terjadi perubahan kondisi pada saat pengendapan. Jadi secara umum fasies sedimentasi dapat diartikan seba-

gai: kenampakan atau sifat fisik umum satu bagian dari sebuah tubuh batuan yang berbeda dari bagian yang lainnya.Dengan mempelajari perbedaan karakteristik pada lapisan-lapisan batuan serta fasiesnya, dapat diketahui mekanisme, kondisi dan tempat pengendapan sedimen sebelum menjadi batuan. Yang dinamakan lingkungan pengendapan. Dari studi lingkungan pengendapan dapat digambarkan atau direkonstruksi geografi purba atau paleo geografi, dimana pengendapan terjadi. Secara umum dikenal tiga lingkungan pengendapan, lingkungan darat (nonmarine), transisi dan laut (marine). Beberapa contoh lingkungan darat misalnya endapan rawa-rawa, sungai dan endapan danau, ditransport oleh air, juga dikenal endapan gurun dan gletsyer, media transportasinya adalah angin dan gletsyer. Endapan yang ditransport angin, dinamakan endapan eolian.Endapan transisi merupakan endapan yang terdapat di daerah antara darat dan laut, delta, lagoon dan litoral.

Sedangkan yang termasuk dalam endapan laut adalah endapan-endapan neritik, batial dan abisal.

Endapan sungai; sungai merupakan sarana utama yang mengangkut sedimen sepanjang daratan. Endapannya dijumpai hampir disemua tempat, namun berbeda dari satu tempat dan tempat lain, tergantung

pada tipe arus, energi pengangkutan dan beban sedimennya. Sungai besar, arusnya tenang, mengendapkan lapisan-lapisan berbutir kasar sampai halus dan terpilah baik. Saat terjadi banjir diendapkan lanau dan lempung di dataran banjir. Sedimen organik terkumpul pada alur-alur yang sudah tidak dialiri air. Dan sebaliknya sungai dilereng cukup terjal, arusnya kuat dan kecepatannya tinggi.

Hasil endapannya terutama terdiri dari material berbutir kasar, kerakal (gravel) dengan pemilahan buruk, disebut endapan alluvial atau all uvium.

Pada kaki lereng curam, endapannya berbentuk kipas (alluvial fan), dari yang berbutir kasar sampai pasir, pemilahan buruk, dan berstruktur silang siur.

Endapan danau; terakumulasi terutama pada tepian (offshore) danau dan di dasar danau.

Endapan tepian danau biasanya berukuran kerikil dan

pasir, pemilahan baik, berbentuk tepian (beach) atau

punggungan memanjang (bars).

Saat aliran (sungai) sampai di danau, kecepatan dan energinya menurun, dan sedimen yang terbawa mengendap menyebar kearah danau, membentuk delta.

Pada lereng bagian depan delta terendapkan sedimen halus, dan di dasar terbentuk lapisan-lapisan tipis (laminasi).

Endapan angin; disebut juga eolian deposit, berasal dari Aeolus, dewa angin Yunani. Sedimen yang dibawa angin lebih halus dibandingkan dengan yang terbawa air. Hasil endapan angin terkumpul sebagai tumpukan pasir terpilah baik, berbentuk bukit-bukit rendah, di padang pasir atau pantai. Pada bagian depannya (searah angin) terjadi lapisan-lapisan pasir.

Endapan delta; delta dilaut berkembang kearah laut, dimana sungai bermuara, dan mengendapkan beban sedimen yang dibawanya.

Delta yang besar-besar pengendapannya kompleks, terjadi dari sedimen kasar pada alur-alur, dan sedimen halus diendapkan diantara alur-alur serta sedimen lebih halus terendapkan di dasar laut.

Sedimen lepas-pantai; air tawar yang sampai di muara masih dapat terus mengalir kearah laut sebagai lapisan diatas air laut yang lebih pekat dan asin.

Sedimen yang halus terbawa sebagai larutan secara perlahan-lahan mengendap didasar laut.

Atau dapat juga diserap oleh organisme permukaan dan dipisakan menjadi bulatan-bulatan kecil (pellets) dan jatuh ke dasar.

Kebanyakan sedimen laut (marine sediments) yang kasar diendapkan sejauh 5 sampai 6 km dari daratan, setelah disebar oleh arus sejajar pantai. Sedimen kasar juga dijumpai di lepas pantai, yang terendapkan saat muka air laut turun.

Endapan Karbonat (marin)

Sedimen karbonat berasaldari biogenik terakumulasi

di paparan benua, dimana sedimen yang datang dari darat sangat sedikit. Dan iklim serta suhu permukaan laut yang cukup hangat untuk mendukung berlimpahnya pertumbuhan organisme yang

memisahkan karbonat. Sedimen karbonat biasanya terakumulasi sebagai hamparan melebar dan datar yang membatasi benua, atau keatas membentuk dataran (platform) diatas dasar laut. Unsur utamanya adalah rombakan cangkang berukuran pasir, bersama dengan endapan anorganik yang menghasilkan lumpur karbonat. Rombakan yang kasar terdapat terutama dekat terumbu koral dan algae atau di daerah yang keruh (turbulence) dan arusnya kuat.

Endapan laut dalam; studi sejumlah besar contoh endapan laut dalam memperlihatkan dengan jelas bahwa sedimen laut dalam merupakan campuran, yang sebagian besar adalah hasil aktivitas biologi air permukaan, dan sebagian sedimen darat yang telah ditransport sangat jauh, dari daratan benua yang sampai ke laut dalam.

Penampang dalam gambar 6.4 memperlihatkan pembagian lingkungan pengendapan.

Pengendapan dan tektonik lempeng

Energi yang memungkinkan berlangsungnya proses pengendapan adalah panas dari dalam bumi dan matahari. Energi dari dalam menyebabkan bergeraknya litosfir, termasuk pengangkatan. Sedimen hasil pelapukan dan erosi batuan di daerah yang terangkat ditransport kedaerah yang lebih rendah akibat tertarik gaya gravitasi. Media transportnya, angin, arus air, gelombang laut dan gletsyer adalah bagian dari sirkulasi air, yang penggeraknya tiada lain energi matahari.

Pada beberapa tempat di bumi dijumpai pegunungan yang sangat tinggi, ribuan meter, terdiri dari batuan sedimen. Penelitian lebih lanjut membuktikan bahwa sedimen tersebut diendapkan pada laut dangkal dan terdeformasi kuat. Salah satunya adalah pegunungan Himalaya. Kenyataan ini membuat orang berpikir, bagaimana dalam cekungan dangkal, 100 - 200 m, dapat terakumulasi endapan setebal ribuan meter.

Mula-mula dijelaskan sebagai akibat beban sedimen cekungannya menurun dan pengendapan terus berlanjut. Luas permukaan cekungannya tetap, tetapi kedalamannya terus bertambah, sehingga sedimen didalammya tertekan dan terdeformasi, terlipat-lipat dan patah-patah. Kemudian terangkat dan berada diatas permukaan. Namun tektonik lempeng menjelas-kannya dengan bergeraknya lempeng dan pengangkatan.

Kecepatan pengendapan erat kaitannya dengan pengangkatan pada daerah tektonik aktif. Umumnya pada daerah tektonik aktif kecepatan pengangkatan lebih besar dibandingkan kecepatan erosi, sehingga terbentuk morfologi tinggi. Mount Everest puncaknya terdiri dari sedimen laut dangkal yang diendapkan 100 juta tahun yang lalu, ternyata telah terangkat 9 km. Demikian juga umumnya dengan rangkaian pegunungan lainnya. Jadi sedimen diendapkan dilaut, diubah menjadi batuan, menempel pada benua dan terangkat sampai tinggi, oleh gaya tektonik.

Ada beberapa endapan sangat tebal yang berkaitan dengan kerangka tektonik yang spesifik, misalnya dimana benua terpisah pada pusat pemekaran, perlahan-lahan terakumulasi sedimen tebal sepan-jang tepi benua sebagai endapan yang terbawa arus mengisi cekungan laut yang berkembang, seperti yang terjadi di Atlantik, Amerika Utara. Dibawah paparan benua dijumpai tumpukan tebal batuan sedimen laut dangkal, gambar. 6.5-A. Hal ini dapat terjadi karena pada saat akumulasi cekungannya perlahan-lahan menurun. Pada zona tumbukan (collission) benua gambar. 6.5-B, dijumpai akumulasi sedimen kasar yang tebal hasil rombakan pegunungan yang terangkat. Diendapkan sebagai endapan aliran sungai berupa konglomerat dan batu pasir kasar, seperti yang dijumpai pada bagian-batu pasir kasar, seperti yang dijumpai pada bagian selatan pegunungan Himalaya. Sedimen halusnya terendapkan di laut, di teluk Benggala, sejak pengangkatan mulai.

Sepanjang zona penunjaman aktif dekat batas benua seperti di Barat Amerika Selatan, sedimen terseret ke palung yang dalam dan terakumulasi menjadi endapan Ada beberapa endapan sangat tebal yang berkaitan dengan kerangka tektonik yang spesifik, misalnya dimana benua terpisah pada pusat pemekaran, perlahan-lahan terakumulasi sedimen tebal sepan-jang tepi benua sebagai endapan yang terbawa arus mengisi cekungan laut yang berkembang, seperti yang terjadi di Atlantik, Amerika Utara. Dibawah paparan benua dijumpai tumpukan tebal batuan sedimen laut dangkal, gambar. 6.5-A. Hal ini dapat terjadi karena pada saat akumulasi cekungannya perlahan-lahan menurun. Pada zona tumbukan (collission) benua gambar. 6.5-B yang sangat tebal, gambar 6.5-C.

Oleh karena pada umumnya pada jalur tektonik sema-cam ini disertai aktivitas gunung api, maka akumulasi sedimen disini mengandung sangat banyak

material gunung api. Akibat lempeng bergerak perlahan-lahan, tumpukan sedimen tertekan dan menempel ke benua dan menjadi bagian dari benua. Demikian, terjadilah siklus sedimen, dari benua ke laut dan kembali ke benua, mengalami pengangkatan dan prosesnya mulai lagi.

GAMBAR 6.4 Lingkungan pengendapan dari darat (continental) kearah laut (marine). Lingkungan transisi termasuk rawa-rawa, estuaria dan delta.

GAMBAR 6.5 Akumulasi sedimen sangat tebal pada kerangka tetonik yang berbeda (B.J. Skinner, 1992)

BAB 6

BATUAN SEDIMEN

GAMBAR 6.3 Korelasi lapisan-lapisan yang tersingkap, pada keadaan sederhana, lokasinya berjauhan. Pada lokasi 3 tidak dijumpai lapisan B, lapisan C langsung diatas A. Lapisan B tidak pernah diendapkan disana atau pernah diendapkan tetapi sudah tererosi.

(Richard F, 1977)

(Richard F, 1977)

A. Sedimen yang tebal ter-akumulasi secara perlahan di sepanjang batas benua yang berkembang sepan jang pematang pemekaran.

B. Pada zona tumbukan benua, sedimen terseret dari sistem pegunungan yang tumbuh (terangkat) membentuk akumulasi sedimen yang tebal.

C. Sedimen terseret ke palung laut dalam dari benua terdekat , dibatasi oleh jalur gunung api aktif, memben-tuk celah yang tertekan akibat penunjaman lempeng samudra.

GAMBAR 6.1. Konglomerat, bentuk fragmennya membulat (A) dan Breksi, framennya menyudut (B).

GAMBAR 6.2 Struktur sedimen yang sering dijumpai pada batuan sedimen, berlapis (A), lapisan bersusun (B), lapisan silang-siur (C), rekah kerut (D), dan gelembur-gelombang (E).

4455