GEOLOGI DASAR 02 BATUAN SEDIMEN
BATUAN SEDIMEN
Produk dari proses pelapukan mekanik dan kimia merupakan
sumber material untuk pembentukan batuan sedimen. Kata sedimentary menunjukkan
sifat alam dari batuan sedimen yang berasal dari bahasa Latin sedimentum yang
berarti endapan, yang digunakan untuk materi padat yang diendapkan dari fluida.
Material hasil proses pelapukan secara tetap akan terkikis dari batuan
induknya, kemudian mengalami pengangkutan dan diendapkan di danau, lembah
sungai, laut atau cekungan lainnya. Partikel-partikel pada bukit pasir di
gurun, lumpur di dasar rawa-rawa, kerakal di sungai, merupakan produk dari
proses yang tiada hentinya. Karena proses pelapukan batuan, transportasi dan
pengendapan material hasil proses pelapukan terus berlangsung, maka material
sedimen dapat dijumpai dimana-mana. Setelah diendapkan material yang dekat
dengan dasar akan mengalami kompaksi. Lama kelamaan endapan ini akan
tersemenkan oleh mineral yang mengkristal di pori-pori antar butiran sehingga
membentuk batuan sedimen.
Para
ahli geologi mengestimasikan bahwa jumlah batuan sedimen hanya sekitar 5%
volume dari batuan penyusun kerak bumi atau sekitar 16 km lapisan terluar dari
kerak bumi. Tetapi kepentingan dari batuan sedimen ini jauh lebih besar dari
jumlahnya yang hanya 5%. Apabila mengambil contoh batuan di permukaan bumi,
maka mayoritas terbesar adalah batuan sedimen, karena 75% permukaan bumi ini
ditutupi oleh batuan sedimen. Jadi batuan sedimen merupakan lapisan yang
relatif tipis yang menyusun kerak bumi bagian terluar, karena batuan sedimen
terbentuk di permukaan bumi.
Karena
batuan sedimen terakumulasi di permukaan bumi, maka batuan sedimen umumnya
menunjukkan proses-proses yang terjadi dimasa lalu pada permukaan bumi. Jadi
batuan sedimen dapat menunjukkan kondisi lingkungan dimasa lalu dimana
partikel-partikel sedimen tersebut diendapkan, juga mekanisme transportasinya.
Selanjutnya batuan sedimen juga dapat mengandung fosil yang merupakan kunci
dalam mempelajari keadaan geologi dimasa lalu, sehingga para ahli geologi dapat
menceritakan sejarah bumi ini dengan detail.
Batuan
sedimen juga banyak yang mempunyai arti ekonomis. Batubara sebagai contoh
dikelompokkan dalam batuan sedimen. Juga sumber energi yang penting, minyak
bumi dan gas alam dijumpai berasosiasi dengan batuan sedimen. Demikian juga
beberapa mineral ekonomis seperti besi, aluminium, mangan dapat dijumpai
berasosiasi dengan batuan sedimen.
Tipe-tipe Batuan Sedimen
Material
yang terakumulasi sebagai sedimen mempunyai dua sumber utama. Pertama, material
sedimen yang terakumulasi berasal dari hasil proses pelapukan mekanik maupun
kimia yang tertransportasi dalam keadaan padat. Endapan dari tipe ini disebut detrital dan batuan
sedimen yang terbentuk disebut batuan sedimen detrital (detrital sedimentary
rocks). Sumber utama yang kedua adalah material yang terlarut hasil dari proses
pelapukan kimia, apabila larutan tersebut mengalami presipitasi baik oleh
proses anorganik maupun organik, materialnya disebut sedimen kimia dan batuan
yang dibentuk disebut batuan sedimen kimia (chemical sedimentary rocks).
Batuan
Sedimen Detrital
Batuan
detrital disebut juga batuan sedimen fragmental atau batuan sedimen klastik.
Walaupun batuan ini mempunyai variasi mineral atau fragmen yang sangat besar,
komposisi utama dari batuan ini adalah kuarsa dan mineral lempung. Seperti telah diuraikan
sebelumnya, mineral lempung merupakan produk utama dari pelapukan kimia dari
mineral silikat. Lempung adalah mineral yang berbutir halus dengan struktur
kristal lembaran seperti mika. Mineral lain pada batuan sedimen adalah kuarsa,
karena mineral ini resisten terhadap proses pelapukan kimia. Jadi pada waktu
batuan beku yang banyak mengandung kuarsa serti granit mengalami pelapukan
kimia, maka butiran mineral kuarsa akan terlepas bebas.
Mineral
lain yang umum pada batuan sedimen adalah feldspar dan mika, kedua mineral
tersebut tidak resisten terhadap pelapukan kimia. Apabila dijumpai
mineral-mineral tersebut pada batuan sedimen dapat menunjukkan bahwa batuan
tersebut merupakan hasil dari proses pelapukan mekanik daripada pelapukan
kimia.
Ukuran
butir merupakan dasar utama untuk membedakan batuan sedimen detrital. Tabel di
bawah menggambarkan klasifikasi ukuran butir batuan sedimen detrital. Istilah
lempung dalam klasifikasi tersebut adalah untuk ukuran butir, bukan untuk nama
mineral. Walaupun kebanyakan mineral lempung berukuran lempung, tetapi tidak
semua berukuran lempung adalah mineral lempung.
Tabel. Klasifikasi ukuran butir batuan
sedimen detrital
|
Ukuran Butir (mm) |
Nama butir |
Nama Umum Sedimen |
Nama Batuan Sedimen |
|
> 250 64 – 256 4 – 64 2 – 4 |
Bolder Kobel Pebel Kerikil |
Kerakal |
Konglomerat atau Breksi |
|
1/16 – 2 |
Pasir |
Pasir |
Batupasir |
|
1/256 – 1/16 < 1/256 |
Lanau Lempung |
Mud |
Batulanau Batulempung |
Ukuran
butir batuan sedimen dapat juga dihubungkan dengan energi dari media
transportasinya. Kecepatan aliran air atau angin akan menyeleksi ukuran butir
partikel yang diangkut. Apabila energinya berkurang, maka material yang
diangkut semakin kecil. Seperti misalnya pada aliran sungai, di hulu sungai
yang energinya besar diendapkan material yang berukuran kasar, sedang semakin
ke arah hilir, material yang diendapkan berukuran pasir. Material yang
berukuran lempung dan lanau akan diendapkan dengan energi yang sangat rendah,
sehingga akumulasi material ini biasanya terdapat di danau, rawa atau di laut
yang tenang.
Shale.
Batuan
sedimen yang disusun oleh material yang berukuran lanau dan lempung disebut
shale. Batuan sedimen yang berbutir halus ini menyusun 70% batuan sedimen kerak
bumi. Karena
kecilnya, material batuan ini tidak dapat diidentifikasi tanpa bantuan alat
pembesar. Shale umumnya tidak mengalami sementasi dengan baik dan mudah pecah,
tetapi mempunyai porositas yang kecil. Walaupun merupakan batuan sedimen yang
dominan, tetapi merupakan batuan sedimen yang paling sedikit diketahui dengan
baik. Shale jarang memberikan singkapan yang baik seperti batupasir atau batuan
sedimen lainnya karena shale mudah mengalami pelapukan dan membentuk lapisan penutup
batuan yang masih segar.
Istilah
shale biasanya digunakan untuk semua batuan sedimen yang berbutir halus, tetapi
banyak ahli geologi menggunakan lebih terbatas. Istilah ini sering digunakan
untuk batuan sedimen berbutir halus yang menunjukan sifat mudah terpisah
menjadi lapisan-lapisan tipis. Bila batuannya kompak dan membentuk blok
batuannya disebut mudstone.
Batupasir.
Merupakan
batuan sedimen yang berukuran pasir dan yang paling banyak dijumpai setelah
shale. Batuan ini menyusun 20% dari batuan sedimen pada kerak bumi. Kuarsa
merupakan mineral yang umum dalam batupasir. Bila mineral ini dominan, maka
disebut batupasir kuarsa. Sedang bila mineral feldspar yang dominan, disebut
arkose. Dominasi mineral feldspar dalam batupasir menunjukan bahwa batuan ini
kurang mengalami pelapukan kimia. Batuan sedimen yang disusun oleh mineral kuarsa dan feldspar disebut
graywacke. Warna gelap pada batuan ini disebabkan oleh kandungan yang banyak
dari fragmen yang menyudut dan lempung. Karena batuan ini memiliki pemilahan
yang buruk, maka sering disebut dirty sandstone.
Konglomerat.
Batuan
ini disusun oleh partikel-partikel yang berukuran kasar (gravel). Partikel yang
besar umumnya merupakan fragmen batuan. Diantara fragmen yang kasar terdapat
material yang berukuran lebih halus yang disebut masa dasar (matriks), yang
terdiri dari mud dan pasir. Batuan ini sering mengalami sementasi yang baik,
sehingga membentuk batuan yang sangat kompak. Jika material yang kasar
berbentuk menyudut (angular), maka batuannya disebut breksi.
Batuan
Sedimen Kimia
Berbeda
dengan batuan sedimen detrital yang disusun oleh material hasil pelapukan yang
padat, maka sedimen kimia dibentuk dari material yang diangkut dengan
pelarutan. Larutan
yang mengandung material hasil proses pelapukan kimia ini bila mengalami
presipitasi akan membentuk batuan sedimen kimia. Proses presipitasi ini bisa
berlangsung oleh proses anorganik ataupun oleh organik yang hidup di air. Bila
proses presipitasi dilakukan oleh organisme, maka batuannya disebut batuan
sedimen biokimia.
Contoh
dari batuan sedimen kimia oleh proses anorganik adalah terbentuknya batugaram
oleh evaporasi air asin. Sebaliknya tumbuhan dan binatang menyerap material
yang terlarut dalam air untuk membentuk rangka atau rumahnya. Setelah organisme ini mati, rangka atau cangkangnya
akan terakumulasi di dasar laut atau danau tempat hidup organisme tersebut.
Batugamping (Limestone).
Menyusun
10% dari total volume batuan sedimen, batugamping merupakan batuan sedimen
kimia yang terbanyak. Batuan ini disusun terutama oleh mineral kalsit (CaCO3),
dan dapat dibentuk baik oleh proses anorganik maupun biokimia. Batugamping yang
dibentuk oleh proses biokimia lebih umum dijumpai. Sekitar 90% batugamping di
dunia merupakan hasil akumulasi sedimen biokimia.
Meskipun
kebanyakan batugamping dibentuk oleh proses biokimia, proses ini tidak
seluruhnya terjadi, karena rangka atau cangkang binatang dapat mengalami
perubahan sebelum mengalami pembatuan. Contoh yang sangat mudah dikenal dari
batugamping biokimia adalah coquina, batuan yang berbutir kasar yang tersusun
oleh fragmen cangkang atau rangka binatang dan tidak tersemen dengan baik.
Contoh lain adalah chalk, merupakan batuan hampir seluruhnya disusun oleh
cangkang foraminifera, merupakan binatang bersel tunggal yang sangat halus.
Batugamping
organik terbentuk oleh proses evaporasi dengan naiknya temperatur meningkat
konsentrasi kalsium karbonat sehingga terjadi presipitasi. Travertin merupakan
batugamping yang sering dijumpai di dalam goa, seperti juga batugamping
oolitik. Travertin dibentuk pada waktu airtanah yang mengandung kalsium
karbonat mengalami evaporasi. Batugamping oolitik adalah batuan yang disusun
oleh butiran kecil yang berbentuk bundar yang disebut oolitik. Oolitik
terbentuk pada lingkungan laut dangkal oleh butiran yang sangat halus dan
terbawa oleh arus dan dalais oleh kalsium karbonat salamis demi salamis ketika
beguiler pada dasar laut.
Dolomit.
Merupakan
batuan yang sangat mirip dengan batugamping dan disusun oleh mineral “calcium-magnesium
carbonate” yang disebut juga mineral dolomit. Untuk membedakan nama mineral dan
batuan, beberapa ahli geologi menyebar doloston untuk nama batuan yang disusun
oleh mineral dolomit. Meskipun dolomit dapat terbentuk dari presipitasi langsung
dari luar, tetapi dolomit dapat juga terbentuk dari subsidise magnesium yang
terdapat dalam air laut terhadap kalsium yang terdapat dalam batugamping. Hal
ini terbukti dari lebih banyak dolomit dijumpai pada batuan yang berumur tua
daripada yang berumur muda, karena dibutuhkan waktu oleh magnesium untuk
mensubstitusi kalsium.
Rijang (chert).
Nama ini digunakan untuk
batuan yang keras dan kompak yang disusun oleh mikrokristalin silika (SiO2).
Contoh yang sangat dikenal adalah flint yang disusun oleh material organik yang
berwarna gelap. Jasper untuk variasi yang berwarna merah, karena kandungan
oksida besi.
Endapan
rijang umumnya dijumpai pada satu dari dua kondisi sebagai nodul yang berbentuk
tak beraturan pada batugamping dan lapisan dalam batuan. Kebanyakan nodul
silika yang berkomposisi silika merupakan endapan langsung dari air. Jadi nodul
merupakan hasil dari proses anorganik. Sebaliknya lapisan rijang merupakan
hasil presipitasi langsung dari air laut, karena kandungan silika dalam air
laut tidak besar. Jadi lapisan rijang diperkirakan berasal dari hasil proses
biokimia. Beberapa organisme laut seperti diatomae dan radiolaria menggunakan
silika untuk membentuk rangka dan rumahnya. Mikroorganisme ini dapat mengikat
silika dalam larutan yang jenuh silika, kejadian inilah yang diperkirakan
membentuk lapisan rijang.
Batugaram dan batugipsum.
Seringkali
proses evaporasi merupakan mekanisme terbentuknya batuan sedimen kimia. Mineral
yang umum terjadi, melalui proses ini adalah halit (sodium klorida) yang
menyusun batugaram, dan gipsum (hidro calcium sulfida) yang menyusun
batugipsum.
Batubara (coal).
Batubara
dikelompokkan ke dalam batuan sedimen biokimia, tetapi sedikit berbeda dengan
batuan sedimen biokimia. Batuan ini disusun oleh material organik terutama oleh
sisa-sisa tumbuhan yang sudah mengalami ubahan tetapi struktur asal masih
terlihat. Hal ini menunjukan kejadian dari batubara ini adalah penimbunan yang
lama dari akumulasi tumbuhan yang besar. Kondisi lingkungan yang memungkinkan
terjadinya proses ini adalah rawa-rawa yang miskin kandungan oksigennya. Tipe
batubara mempunyai beberapa tingkatan, semakin tinggi temperatur dan tekanannya
semakin kecil pengotoran dan kandungan volatilnya seperti diagram :
PEAT LIGNIT BITUMINOUS ANTRASIT
Batubara bituminous merupakan
tipe batubara yang terpenting. Antrasit terbentuk dari bituminous yang
mengalami metamorfisme. Meskipun antrasit mempunyai tingkatan yang tertinggi,
tetapi tipe ini penyebarannya tidak luas dan lebih mahal penambangannya.
Perubahan Sedimen Menjadi Batuan Sedimen
Proses
perubahan sedimen lepas menjadi batuan sedimen disebut litifikasi. Salah satu
proses litifikasi adalah kompaksi atau pemadatan. Pada waktu material sedimen
diendapkan terus menerus pada suatu cekungan, berat endapan yang berada di atas
akan membebani endapan yang berada di bawahnya. Akibatnya butiran sedimen akan
semakin rapat, dan rongga antara butiran akan semakin kecil. Sebagai contoh
lempung yang tertimbun dibawah material sedimen lain beberapa ribu meter tebalnya,
volume dari lempung tersebut akan mengalami penyusutan sebanyak 40%. Karena
pasir dan sedimen lain yang berbutir kasar dapat mengalami pemadatan, maka
proses kompaksi merupakan proses yang signifikan untuk proses litifikasi batuan
sedimen yang berbutir halus seperti shale.
Proses
lain yang merubah sedimen lepas menjadi batuan sedimen adalah sementasi.
Material yang menjadi semen diangkut sebagai larutan oleh air yang meresap
melalui rongga antar butiran kemudian larutan tersebut akan mengalami presipitasi
di dalam rongga antar butir, dan akan mengikat butiran-butiran sedimen.
Material yang umum menjadi semen adalah kalsit, silika dan oksida besi. Untuk
mengetahui macam semen pada batuan sedimen relatif cukup sederhana. Kalsit
dapat diketahui dengan larutan HCl. Silika merupakan semen yang sangat keras
dan akan menghasilkan batuan sedimen yang sangat keras. Apabila batuan sedimen
berwarna orange atau merah gelap, maka batuan sedimen tersebut tersemenkan oleh
oksida besi. Kadang-kadang semen pada batuan sedimen dapat memberi nilai
ekonomis batuan tersebut. Sebagai contoh batupasir yang tersemenkan oleh oksida
basa dapat menjadikan batupasir menjadi bijih besi (iron ore).
Meskipun
batuan sedimen terlitifikasi oleh proses kompaksi, sementasi atau kombinasi
dari keduanya, beberapa batuan sedimen terlitifikasi oleh pertumbuhan kristal
yang saling mengikat. Proses ini sering terjadi pada batuan sedimen kimia.
Klasifikasi Batuan Sedimen
Batuan
sedimen pada dasarnya dapat dibedakan menjadi dua yaitu sedimen detrital dan
kimia. Kemudian batuan sedimen detrital dikelompokan lagi berdasarkan ukuran
butirnya, sedangkan batuan sedimen kimia didasarkan pada komposisi mineralnya.
Pada
kenyataannya banyak batuan sedimen yang termasuk dalam batuan sedimen kimia
juga mengandung material sedimen, material detrital. Sebagai contoh,
batugamping kadang mengandung material pasir atau lempung, sehingga memberikan
sifat pasiran atau lempung. Sebaliknya batuan sedimen detriral sebagian besar
mengalami sementasi oleh mineral yang terbentuk dalam air, maka sebenarnya
sulit dikatakan bahwa benar-benar murni tersusun oleh material detrital.
Seperti
dalam batuan beku, tekstur merupakan hal yang terpenting dalam klasifilkasi
batuan sedimen. Ada dua macam tekstur yang digunakan dalam klasifikasi batuan
sedimen yaitu klastik dan nonklastik. Kata klastik berasal dari bahasa Yunani
yang berarti hancuran. Jadi batuan sedimen klastik adalah batuan sedimen yang
disusun oleh material hancuran. Seperti terlihat pada klasifikasi batuan sedimen,
semua batuan sedimen detrital bertekstur klastik. Coquina adalah batugamping
yang disusun oleh cangkang dan fragmen cangkang adalah klastik seperti
batupasir dan konglomerat.
Batuan
sedimen kimia kebanyakan bertekstur nonklastik, dimana mineral penyusunnya
saling tumbuh bersama (interloding). Oleh sebab itu kenampakan batuan sedimen
nonklastik hampir sama dengan batuan beku. Tetapi keduanya dapat dibedakan
dengan mudah, karena mineral yang menyusun batuan sedimen nonklatik berbeda
dengan mineral yang menyusun batuan beku.
Kenampakan Batuan Sedimen
Seperti
telah diuraikan sebelumnya, batuan sedimen sangat penting untuk menceritakan
sejarah bumi ini. Batuan yang terbentuk pada permukaan bumi ini terakumulasi
lapisan demi lapisan. Tiap lapisan akan mencatat tentang kondisi lingkungan
pada waktu sedimen tersebut diendapkan. Lapisan ini yang biasa disebut
perlapisan (strata, beds) merupakan kenampakan karakteristik batuan sedimen.
Ketebalan
perlapisan batuan sedimen bervariasi sangat tipis hingga beberapa puluh meter.
Perlapisan batuan sedimen dipisahkan oleh bidang perlapisan (bedding planes),
yang merupakan permukaan pembatas. Bidang perlapisan dapat terbentuk oleh
adanya perubahan ukuran butir atau komposisi mineral. Pada umumnya bidang perlapisan
menunjukkan akhir dari suatu pengendapan dan awal dari pengendapan berikutnya.
Banyak
kenampakan batuan sedimen yang dapat diduksi oleh para ahli geologi. Sebagai
contoh, konglomerat menunjukan kondisi energi tinggi seperti pada aliran yang
kuat, dimana butiran fragmen yang berukuran kasar yang dapat diendapkan.
Batupasir arkose menunjukan iklim yang kering, dimana proses pelapukan mineral
feldspar relatif kecil. “Carbonaceous shale” menunjukkan kondisi lingkungan
energi lemah dan kaya akan bahan organik seperti rawa dan laguna. Kenampakan
lain pada batuan sedimen juga dapat menunjukkan kondisi lingkungan masa lampau.
Perlapisan gelembur gelombang (ripple marks) merupakan bentuk permukaan yang
dihasilkan oleh arus sungai atau arus Pasang-surut yang mengalir diatas dasar
yang berpasir atau oleh hembusan angin diatas bukit pasir. Ripple marks dapat
juga menunjukkan arah arus atau angin di masa lampau.
Mudcrack
(rekah kerut) menunjukan bahwa kondisi lingkungan dimana batuan sedimen
terbentuk pada kondisi yang berubah-ubah antara basah dan kering. Kondisi
semacam ini sering terjadi pada lingkungan danau dangkal, dataran Pasang-surut
dan cekungan di daerah gurun.
Kadang-kadang
perlapisan batuan sedimen menyudut terhadap bidang horizontal. Perlapisan yang
demikian disebut cross bedding dan merupakan karakteristik untuk sedimen delta
sungai dan bukit pasir.
Fosil, sisa kehidupan dimasa
lampau, merupakan unsur yang penting yang sering dijumpai pada batuan sedimen.
Fosil penting digunakan untuk mengetahui kondisi geologi dimasa lampau,
terutama untuk mengetahui paleoenvironment. Selain itu fosil dapat digunakan
untuk mengkorelasikan batuan yang berumur sama yang dijumpai pada tempat yang
berbeda