BAB III METODOLOGI PENELITIAN Semua proses kegiatan penelitian mulai dari pengambilan conto batuan, metode penelitian sampai pembuatan laporan disederhanakan dalam bentuk diagram alir (gambar 3.1). 3.1 Metode Laboratorium 3.1.1 Analisis Petrografi 65 conto batuan dipilih untuk dilakukan analisis petrografi. Analisis ini merupakan salah satu data utama yang akan dianalisis terlebih dahulu. Conto batuan yang akan dianalisis terlebih dahulu disayat dengan ketebalan 0,03 mm dan 0,05 mm untuk dapat diamati di bawah mikroskop polarisator. Alat yang digunakan dalam menganalisa batuan metamorf adalah dengan menggunakan mikroskop polarisator Nikon seri UFX-DX perbesaran lensa okuler 10X dan lensa obyektif perbesaran 10X, 20X, dan 40X di bagian laboratorium fisika mineral PUSLIT Geoteknologi LIPI. Analisis petrografi berguna untuk mengetahui tekstur, struktur dan mineralogi sehingga dapat ditentukan jenis batuannya berdasarkan klasifikasi yang dipilih. Hasil analisis ini kemudian ditafsirkan paragenesa dan pembentukan mineral pada conto batuan yang dianalisa. 3.1.2 Kimia mineral Untuk mengetahui karakteristik kimia mineral, salah satunya adalah dengan menggunakan metode analisis mikroprobe mineral JEOL superprobe 733. Prinsip kerjanya adalah menembakkan elektron terakselerasi yang berasal dari antikatoda dalam tabung sinar x pada conto sayatan tipis dengan ketebalan sayatan 0,05 mm. Energi elektron mengenai conto batuan dalam ukuran beberapa mikron sehingga menghasilkan pelepasan energi dari materi yang dianalisa. Energi yang terlepas dari unsur, dianalisa dalam suatu spektrometer sehingga bisa dikenali unsur-unsurnya. Pada umumnya alat ini bekerja pada tegangan 15 Kva. Analisa dilakukan pada tepi atau inti suatu mineral yang telah dipilih. 17
18 Data analisis mineral (Kadarusman, dkk 2005) masih dalam bentuk tabel berupa nilai unsur unsur mayor kimia mineral (SiO 2, Al 2 O 3, MgO, K 2 O, TiO 2, P 2 O 5, MnO, FeO, Na 2 O, CaO). Nilai unsur unsur kimia ini kemudian dikalkulasikan berdasarkan 8 atom oksigen untuk plagioklas, 14 atom oksigen untuk klorit; 22 atom oksigen pada mika, 8 kation dan 12 oksigen pada garnet, 4 kation dan 6 atom oksigen untuk piroksen, 8 kation dan 12,5 atom oksigen untuk epidot; Amfibol dikalkulasikan pada 23 atom oksigen dengan perkiraan Fe 2+ /Fe 3+ mengasumsikan 13 kation. Hasil analisis probe mineral pada amfibol, selanjutnya dikelompokkan menggunakan klasifikasi Leake dkk., 1997 dengan parameter sebagai berikut : 1. Ca - Amfibol : Ca B 1,5 ; (Na+K) A < 0,5. Ca A < 1,5. Ca B 1,5; (Na + K) A 0,5 2. Na - Ca Amfibol : (Na+K) A 0,5 ; (Ca+Na B ) 1 ; 0,5 < Na B < 1,5. (Na+K) A < 0,5 ; (Ca+Na B ) 1 ; 0,5 < Na B < 1,5. Analisis probe mineral dilakukan pada beberapa sayatan, yaitu sekis mika (KSO3O7, KLON 2, KLON 6 dan Brengkok), amfibolit (KM 13B) dan sekis biru (KM 01, KM 08, KM 10, KM 11, KM 12, KM 16, KM 17 dan KM 18). 3.1.3 Pengukuran Tekanan dan Temperatur Untuk menghitung tekanan dan temperatur batuan metamorf, nilai nilai kation mineral dianalisis dengan cara kalibrasi menggunakan metode empiris, yaitu kalibrasi geotermobarometer kuantitatif dan kualitatif. Tahap pertama untuk melakukan menghitung pengukuran tekanan dan temperatur adalah dengan mengamati mineral yang akan dianalisis kimia mineralnya. Tahap berikutnya adalah memasukkan data tersebut ke dalam komputasi program berdasarkan kalibrasi yang telah ditentukan. Hasil kalibrasi ini kemudian diproses dalam bentuk diagram geotermometer dan geotermobarometer. Pengukuran tekanan dan temperatur pada amfibol berdasarkan geotermobarometer kualitatif, yaitu berdasarkan Si-Al vi Leake (1971, dalam Raase, 1974). Raase (1974) membatasi hanya pada batuan amfibolit yang bertekanan rendah yaitu lebih kecil dari 5 kbar. Pengukuran kualitatif ini dilakukan dikarenakan tidak adanya data conto batuan amfibolit yang memiliki mineral amfibol yang berdampingan dengan plagioklas untuk dilakukan analisis kimia mineral. Menurut Raase (1974), hornblende dari tipe low
19 pressure berbeda dari hornblende tipe high pressure yaitu dari kandungan Al vi dan Si nya. Pendekatan perhitungan tekanan amfibolit yang dilakukan Raase (1974) yaitu berdasarkan pada pertukaran kation dan anion Al vi terhadap Si dikarenakan kandungan Al vi berpengaruh terhadap tekanan suatu batuan metamorf. Dari hasil ini, kita baru dapat membatasi tekanan yang tepat. Untuk penentuan geotermobarometer secara kuantitatif dapat menggunakan pasangan garnet klinopiroksen (Ellis, dkk., 1979; Powell, 1985; Sengupta, 1989; Perchuk, 1992; Berman, dkk., 1995), sementara untuk geotermometer menggunakan plagioklas-muskovit (Green & Usdansky, 1986) dan garnet klorit (Patrick & Evans; 1989). Penggunaan metode geotermobarometer pada pasangan garnet - klinopiroksen harus memenuhi syarat sebagai berikut; 1. Menurut Ellis, dkk (1979), pertukaran Fe Mg pada pasangan garnet piroksen (Kd= (Fe 2+ /Mg)gt/(Fe 2+ /Gt)cpx adalah tergantung pada komposisi Ca dan Mg#=(Mg/(Mg+Fe) dalam fase mineral tersebut. T( K) = 3140XCa(gt) + 3030 + 10,86 *P(kb)/lnKd + 1,9034 Fe = Fe 2+ Mg# = 0,062-0,85 dalam sistem garnet solid solution yang tidak ideal Reaksi pertukaran Fe Mg garnet Klinopiroksen : 1/3Mg 3 Al 2 Si 3 O 12 + CaFeSi 2 O 6 1/3Fe 3 Al 2 Si 3 O 12 + CaMgSi 2 O 6 pirop hedenbergit almandin diopsid K= (afegt 1/3 *amgcpx)/ (amggt 1/3 *afecpx) selon Banno, 1970. Dalam persamaan ideal a = x K = (XFegt)*(XMgcpx)/(XMGgt*XFecpx) Fe=Fe 2+ dan Fe 3+ diabaikan Xjd kurang dari 30% (0,30) XCa gt= (Ca/Ca+Mg+Fe)gt 0,2 2. Powell (1985) melakukan eksperimen berdasarkan pertukaran kation Fe Mg garnet klinopiroksen : 1/3Mg 3 Al 2 Si 3 O 12 + CaFeSi 2 O 6 1/3Fe 3 Al 2 Si 3 O 12 + CaMgSi 2 O 6 pirop hedenbergit almandin diopsid T(K) = 2790 + 10*P + 3140*XCagt/ln Kd + 1,735 3. Menurut Berman, dkk., 1995, di ambil dari reaksi kesetimbangan Ellis, dkk., (1979) Formula umum :
20 T(K)=( -b+ b 2-4ac)/2a P dalam bar a = 1,762*10-7 (P-1) b = 3RlnKd - rs - Se x 1,4017*10-4 (P-1) c = rh + Hex + (P-1) ( r V + Vex + 2,613* 10-2 ) + 4,0335*10-7 + 4,7*10-12 P 3 Fe 3+ = 0, Fe=Fe 2+ 4. Sengupta, dkk., 1989 mengatakan bahwa XFe pada garnet <0,65. Pengaruh Na dan Al Cpx dalam eklogit berdasarkan pada persamaan Ellis, dkk (1979), yaitu : 1/3Mg 3 Al 2 Si 3 O 12 + CaFeSi 2 O 6 1/3Fe 3 Al 2 Si 3 O 12 + CaMgSi 2 O 6 pirop hedenbergit almandin diopsid dengan anggapan dalam keseimbangan ideal cpx: T( K) = 3030 + 10,86*P(kb)/lnKd + 1,9034 + ln γfegt ln γmggt Untuk pengukuran geotermometer dapat menggunakan pasangan garnet klorit (Patrick & Evans, 1989), yaitu berdasarkan pertukaran Fe Mg. Mg/Fe rendah belum tentu retro tapi pengaruh pencampuran temperatur maksimum. Bila suhunya bervariasi tidak bisa dipakai, mungkin retro untuk klorit tetapi tidak untuk garnet. Selain menggunakan pasangan garnet klorit, perhitungan geotermometer dapat juga menggunakan plagioklas muskovit (Green & Usdansky, 1986), yaitu berdasarkan reaksi pertukaran Na K nya. Geotermometer ini digunakan untuk batuan metasedimen pelitik dan granitoid peralumina yang setimbang pada temperatur 415 o C 725 o C dan pada tekanan 2 13 kbar. 3.1.4 Studi Perbandingan Selain data utama di atas, juga diperlukan adanya data pendukung berupa peta geologi dan studi literatur yang telah dilakukan oleh para peneliti terdahulu sebagai studi perbandingan. Data pendukung berupa peta geologi dan studi literatur, berguna membantu mengetahui lokasi penelitian dan penyebaran batuan metamorf secara garis besar dan kerangka tektonik daerah penelitian pada waktu lampau sehingga dapat dipergunakan sebagai studi perbandingan.
21 Hasil pemerolehan dan analisis data di atas, diintegrasikan ke dalam suatu diagram fasies metamorfik. 3.2 Sintesis Hasil penafsiran dari data yang akurat tentang penyebaran, hubungan antar batuan, aspek petrologi dan pola kimia mineral dari batuan metamorf di komplek Lok Ulo akan membantu mengetahui kondisi tekanan dan temperatur batuan metamorf secara kuantitatif dan memberikan masukan mengenai sintesis tektonik regional Lok Ulo.
22 Studi Batuan Metamorf Kompleks Luk Ulo Hipotesa kerja Asumsi-asumsi Metodologi Pengamatan conto batuan Data sudah tersedia Data yang dikerjakan Petrografi 1.Studi literatur 2. Peta geologi Perhitungan P dan T Kimia mineral Grafik dan diagram Tekstur, struktur, mineralogi batuan metamorf proses Paragenesis Analisis Pola penyebaran jenis mineral Tekanan dan temperatur batuan metamorf Diagram fasies batuan metamorf Gambar 3.1 diagram alir metode penelitian