BATUAN GUNUNGAPI SIBUAL BUALI, SUMATERA UTARA Sofyan PRIMULYANA, Oktory PRAMBADA Sari Gunungapi Sibualbuali bertipe stratovolkano, mempunyai produk letusannya berupa aliran lava dan endapan piroklastik. Keterdapatan kubah lava berkomposisi andesitik-dasitik disepanjang patahan Toru-Asik kemungkinan terjadi pada akhir Plistosen atau Holosen. Aktivitas saat ini berupa fumarola dan pemunculan beberapa mata air panas di sekitar tubuh gunungapi. Gunungapi Sibualbuali termasuk kedalam afinitas magma seri Low K Series dan Kalk Alkalin dengan jenis batuan basalt, andesit basaltik, dan dasit. Diferensiasi ditandai dengan terselimutinya ortopiroksen oleh klinopiroksen, dan perubahan komposisi magma menjadi kekurangan air yang ditunjukan oleh hornblenda berstruktur rim margin atau diganti bagian luarnya oleh mineral bijih Fe, Mg, dan Fe-oksida pada proses pembentukan batuan gunung api di daerah penelitian yang mengidikasikan adanya supply magma baru berkomposisi lebih basa. Kata kunci : Low K. Series, Kalk Alkaline, kristalisasi, kerak kontinen PENDAHULUAN Sibualbuali termasuk dalam gunungapi aktif Tipe B (Kusumadinata, 1982), karena sejak tahun 1600-an tidak ada catatan mengenai aktivitas erupsi. Gunungapi Sibualbuali merupakan bagian dari Pegunungan Barisan yang terbentang mulai dari utara hingga ke selatan Pulau Sumatera pada Peta Geologi Lembar Padangsidempuan dan Sibolga. Puncak tertinggi adalah kerucut Gunungapi Sibualbuali (1819 m) dan Gunungapi Lubukraya (1862 m). Bentuk tubuh Gunungapi Sibualbuali yang tidak beraturan dikontrol oleh keberadaan struktur sesar yang berarah relatif baratlauttenggara. Gunungapi Sibualbuali tersusun oleh aliran lava andesitis sampai dasitis. Berdasarkan pentarikan umur radiometrik menunjukkan bahwa umur batuan Gunungapi Sibualbuali pada umumnya berumur Holosen (J.A. Aspden, dkk.,1992). Gunungapi Sibualbuali terbentuk akibat amblasan (graben) Sesar Sumatera yang berarah baratlaut-tenggara, sedikitnya terbentuk tiga kawah besar pada bagian puncak dan lerengnya, tetapi tampaknya struktur kawah tersebut terbentuk akibat longsoran tubuhnya karena alterasi. Batuan pada tubuh gunungapi ini cukup kuat, sesar-sesar yang berkembang, dan didorong oleh erupsi efusif yang menghasilkan endapan debris avalanche ke arah baratlaut membentuk perbukitan kecil. Sejarah erupsi gunungapi ini tidak tercatat dengan baik, tetapi tampaknya sepanjang kegiatan erupsinya didominasi oleh erupsi-erupsi efusif yang menghasilkan aliran lava yang membentuk kerucut pada tubuhnya. Beberapa erupsi eksplosif yang menghasilkan endapan aliran piroklastik masih dapat dikenali di lapangan, sedangkan endapan jatuhan piroklastik sudah tidak dapat dikenali lagi. Erosi yang cukup kuat pada tubuh gunungapi ini sebagai penyebabnya (Neumann van Padang, 1951). Gunungapi Sibualbuali berada pada koordinat 1 o 33 36 LU dan 99 o 15 36 BT, dengan ketinggian ±1819 meter di atas permukaan laut, secara administratif termasuk ke dalam wilayah Kecamatan Sipirok, Kabupaten Tapanuli Selatan, Sumatera Utara (Gambar 1). Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 6 Nomor 1, April 2011 : 19-29 Hal :19
U 10 km Gambar 1. Lokasi Gunungapi Sibualbuali Petrologi dan Geokimia Batuan Analisis Geokimia batuan diperlukan untuk mengetahui komposisi kimia pembentuk batuan, sehingga dari hasil analisis geokimia batuan didapatkan suatu skema perubahan komposisi batuan khususnya lava yang menunjukkan karakteristik komposisi magma suatu gunungapi dari periode pertama hingga lava periode terakhir. Untuk keperluan analisis ini maka diambil sampel lava dari tiga periode batuan mulai dari yang tertua (QsbL1), pertengahan (QsbL15) dan termuda (QsbL 17) berdasarkan Peta Geologi Gunungapi Sibual Buali (Primulyana,S. dkk, 2011) yang dapat dilihat pada gambar 2 dan 3. Gambar 2. Peta geologi gunungapi Sibual buali (Primulyana, S., dkk, 2011). Hal :20 Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 6 Nomor 1, April 2011 : 20-29
Gambar 3. Urutan Stratigrafi Gunungapi Sibualbuali Lava Sibual Buali 1 (QsbL 1) mempunyai deskripsi megaskopis dengan warna abu-abu, andesitik, sangat keras, hipokristalin, afanitik, terlihat mineral piroksen, plagioklas, pirit, mineral bijih tertanam dalam masa dasar gelas vulkanik, dimensi singkapan 2 meter, permukaannya sebagian mengalamai ubahan yang kuat (gambar4 a). Secara Mikroskopis aliran lava ini dicirikan oleh tekstur porfiritik, masa dasar afanitik, hipokristalin, hipidiomorf, anhedralsubhedral, telah mengalami alterasi intensitas lemah-sedang, fenokris terdiri dari plagioklas, piroksen, hornblend dan mineral opak. Plagioklas tidak berwarna; bentuk euhedral subhedral; halus - sedang; kembar albit, albitkarlsbad, jenis andesine (An32), terubah menjadi karbonat. Piroxen agak lapuk, ukuran 0.1-0.6 mm, subhedral, sebagian tergantikan mineral karbonat dan klorit. Hornblende warna kecoklatan, berbentuk prismatik-subhedral, berukuran 0.5-125 mm, ada opaq rim, telah terkorosi mineral opak. Mineral Karbonat tidak berwarna sampai coklat terang,kristalin halussedang,relief bergelombang, membentuk relief, interferensi kuning terang, pleokroisme lemah, sebagai hasil ubahan dari plagioklas. Masadasar berupa mikrokristalin dan gelas. Mineral sekunder cukup banyak dan tersebar merata, terdiri atas oksida besi,kuarsa mikrokristalin, Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 6 Nomor 1, April 2011 : 21-29 Hal :21
klorit dan epidot setempat, serta karbonat kalsit anhedral. Dari petrogenesisnya disimpulkan bahwa batuan ini sudah mengalami ubahan hidrotermal atau cairan sisa dari proses diferensiasi, sehingga ada dua generasi magma yang mempengaruhi (gambar 4 b). a) b) Gambar 4. a). Singkapan batuan Aliran Lava Sibualbuali 1, Sayatan tipis Aliran Lava Sibualbuali 1 (LSbb 1) yang menunjukan jenis Lava Andesit. Lava Sibual Buali 15 (QsbL 15) mempunyai deskripsi megaskopis dengan warna abu-abu putih, andesitik, sangat keras, hipokristalin, afanitik, struktur bended dan basaltik, terlihat mineral olivin, piroksen, plagioklas, kuarsa, klorit, yang tertanam dalam masa dasar gelas vulkanik, dimensi singkapan 3 meter (gambar 4 a). Secara Mikroskopis aliran lava ini dicirikan oleh sayatan bertekstur porphyritik, hipidiomorfik, holokristalin, intergranular, bentuk kristal subhedral-anhedral, granular, ukuran sedang kasar, vesikuler, komposisi mineral terdiri dari plagioklas, hornblende, piroksen, biotit dan mineral opak yang tertanam dalam masadasar mikrokristalin dan gelas. Plagioklas agak lapuk ukuran 0.2-1.3 mm, subhedral, kembaran albit, calsbad, jenis andesin, sebagian tergantikan mineral karbonat. Piroxen agak lapuk, berukuran 0.2-1.35, prismatik, subhedral, setempat menunjukkan kembaran polisyntetik, (Augit, Diopsid). terubah menjadi klorit Hornblende berbentuk prismatik-subhedral, berukuran 0.25-0.6 mm, ada opak rim, sebagian hadir berupa pseudomorf yang telah terubah menjadi edenit dan korosi mineral opak. Biotite Berwarna coklat kekuningan, interferensi coklat gelap, berukuran sedang, bentuk anhedral-euhedral, flaky, relief tinggi, ukuran 0.2-1.5mm, sebagian terubah menjadi karbonat. Mineral opak hitam, tidak tembus cahaya, bentuk kristalin halus, sebagian hadir sebagian hadir berupa mikrokristalin, diperkirakan jenis magnitite dan pirit. Mineral Karbonat berwarna kuningcoklat keruh, ukuran 0.01-0.5 mm, hadir hadir mengisi retakan halus dan sebagian menggantikan mineral piroksen dan plagioklas. Klorit berwarna hijau terang-putih abu pucat, pleokroisme lemah, berserabut halus, hadir sebagai hasil ubahan dari plagioklas dan piroksen. Mineral sekunder yang hadir berupa karbonat dan klorit. Dari petrogenesisnya disimpulkan bahwa satuan batuan ini merupakan hasil pembekuan lava dangkal yang telah memperlihatkan adanya ubahan secara hidrotermal dengan intensitas rendah-sedang (gambar 4 b). Hal :22 Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 6 Nomor 1, April 2011 : 22-29
(a) (b) Gambar 4. a). Singkapan batuan Aliran Lava Sibualbuali 15, Sayatan tipis Aliran Lava Sibualbuali 15 (LSbL 9) yang menunjukan jenis Lava Andesit Piroxen. Lava Sibual Buali 17 (QsbL 17) mempunyai deskripsi megaskopis dengan warna abu-kemerahan, sangat keras, andesitik, tekstur afanitik, masif-basaltik, holokristalin, struktur bended, terlihat mineral kuarsa, piroksen, plagioklas, pirit yang tertanam dalam masa dasar halus gelas vulkanik, sebagian teralterasi secara intensif (gambar 5 a). Secara Mikroskopis aliran lava ini dicirikan oleh sayatan ubahan bertekstur porfiritik, hipidiomorfik, holokristalin, intergranular, bentuk kristal subhedral-anhedral, granular, ukuran sedang kasar, vesikuler, telah teralterasi, komposisi mineral terdiri dari plagioklas, hornblende, biotit, piroksen dan mineral opak yang tertanam dalam masadasar mikrokristalin dan gelas. Plagioklas agak lapuk ukuran 0.2-1.8 mm, subhedral,kembaran albit, calsbad, jenis andesin, sebagian tergantikan mineral karbonat. Piroxen agak lapuk, berukuran 0.5-1.25, prismatik, subhedral, setempat menunjukkan kembaran polisyntetik, (Augit, Diopsid), ukuran 0.1-12 mm, subhedralanhedral. Hornblende berbentuk prismatiksubhedral, berukuran 0.2-1.40 mm, sebagian hadir berupa pseudomorf yang telah terubah menjadi edenit dan korosi mineral opak. Biotite berwarna coklat kekuningan, interferensi coklat gelap, berukuran sedang, bentuk anhedraleuhedral, flaky, relief tinggi, ukuran 0.2-1.5mm, sebagian terubah menjadi karbonat dan lempung klorit. Mineral bijih berwarna hitam, tidak tembus cahaya, bentuk kristalin halus, sebagian hadir sebagian hadir berupa mikrokristalin, diperkirakan jenis magnitite dan pirit. Karbonat tidak berwarna sampai coklat terang, kristalin halus-sedang, interferensi kuning terang, pleokroisme lemah, sebagai hasil ubahan dari plagioklas. Lempung kloritik berwarna abu-abu-hijau pucat, berserabut halus, pleokroisme lemah, sebagai hasil ubahan dari olivin. Kuarsa mikro berwarna terang/transparan, terdapat membentuk urat halus diantara fenokris, hadir sebagai kuarsa sekunder yang mengindikasikan adanya zona mineralisasi dan batas kontak. Mineral sekunder hadir cukup banyak dan tersebar merata, terdiri atas mineral lempung serisit dan kadang-kadang menjadi lempung kloritik, oksida besi acak, kuarsa sekunder berupa mikrokristalin dan kristal sangat halus klorit dan epidot setempat, serta karbonat kalsit anhedral. Dari petrogenesisnya disimpulkan bahwa satuan batuan ini merupakan hasil pembekuan lava menengah, yang memperlihatkan adanya ubahan hidrotermal dengan intensitas rendah-sedang-kuat dan mengindikasikan batas kontak termal (gambar 5 b). Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 6 Nomor 1, April 2011 : 23-29 Hal :23
(a) (b) Gambar 5. a). Singkapan batuan Aliran Lava Sibualbuali 17, Sayatan tipis Aliran Lava Sibualbuali 17 (LSbL 17) yang menunjukan jenis Lava Andesit. Hasil analisis komposisi kimia dari 3 (tiga) buah sampel batuan/lava terpilih dari Gunungapi Sibualbuali disajikan pada tabel 1. Hasil analisis memperlihatkan nilai LoI (Loss on Ignition) atau hilang dibakar kurang dari 4%, mengindikasikan kondisi batuan masih segar. SiO 2 bervariasi antara 49,18-55,69%, TiO 2 antara 0,99-1,34%, Al 2 O 3 antara 15,62-18,91%, Fe 2 O 3 antara 4,95-11,84%, Na2O antara 2,93-3,68%, K 2 O antara 0,54-2,37%, CaO antara 4,52-9,28%, MgO antara 0,86-3,40%, P 2 O 5 antara 0,23-0,29%. Hal :24 Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 6 Nomor 1, April 2011 : 24-29
Tabel 1. Hasil analisis kimia batuan G. Sibualbuali KODE LOKASI LV 1 SBB LV 15 SBB LV 17 SBB Oksida SiO2 49,18 SATUAN % BERAT 64,03 55,69 TiO2 1,19 0,99 1,34 Al2O3 18,91 15,62 17,12 Fe2O3 11,84 4,95 10,65 MnO 0,29 0,15 0,20 CaO 9,28 4,52 6,49 MgO 3,40 0,86 1,61 Na2O 2,93 3,68 3,27 K2O 0,54 2,37 1,53 P2O5 0,23 0,29 0,30 LoI 1,97 2,44 1,61 Total 99,76 99,90 99,81 Unsur minor Zn 129 SATUAN PPM 71 125 Zr 135 358 235 Cu 65 27 678 As 147 Sr 523 365 439 V 324 174 313 Cr 87 51 34 Co 83 35 78 Cl 209 132 221 Ba 532 390 Rb 76 72 Ga 25 30 46 Y 39 40 42 Sc 41 Hasil ploting SiO 2 -K 2 O (Pecerillo dan Taylor, 1975 dalam Rollinson, 1993) dan Total Alkali-Silika (TAS) (Le Bas dkk, 1986 dalam Rollinson, 1993) memperlihatkan bahwa batuan vulkanik Gunungapi Sibualbuali termasuk kedalam afinitas magma seri Low K Series dan Kalk Alkalin dengan jenis batuan basalt, andesit basaltik, dan dasit (gambar 6 dan 7). Pada gambar dibawah setiap kode lokasi ditunjukkan oleh simbol berturut-turut, LV1 SBB ditunjukkan oleh simbol segiempat warna merah, LV15 SBB ditunjukkan oleh simbol bulat warna merah, LV17 SBB ditunjukkan oleh simbol segitiga warna merah. Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 6 Nomor 1, April 2011 : 25-29 Hal :25
K2O (%) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 Basalt BA Andesite Dacite High-K calc-alkaline Calc-alkaline 1,0 0,5 Low-K series 0,0 42 44 68 Gambar 6. Klasifikasi batuan vulkanik berdasarkan SiO 2 -K 2 O (Pecerillo dan Taylor, 1975 dalam Rollinson, 1993). Keterangan simbol: Kode lokasi LV1 SBB ditunjukkan oleh simbol segiempat warna merah, LV15 SBB ditunjukkan oleh simbol bulat warna merah, LV17 SBB ditunjukkan oleh simbol segitiga warna merah. 16 16 14 14 Phonolite 12 (Na2O+K2O) 10 8 6 12 10 8 6 Fo idi te TephriPhonolite Phonote phrite T ephrite Basaltic Trachyandesite Basanite Trachy Basalt Trachyande site Trachyte Trachydacite Rhyol ite 4 2 4 2 Picro Basalt Basalt Basaltic Andesite Andesite Da cite 0 0 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75-2 35 40 45 50 55 60 65 70 75 SiO2 Gambar 7. Klasifikasi batuan vulkanik berdasarkan Total Alkali Silika (TAS) (Le Bas dkk, 1986 dalam Rollinson, 1993). Keterangan simbol: Kode lokasi LV1 SBB ditunjukkan oleh simbol segiempat warna merah, LV15 SBB ditunjukkan oleh simbol bulat warna merah, LV17 SBB ditunjukkan oleh simbol segitiga warna merah. Variasi oksida-oksida dari unsur-unsur utama dengan SiO 2 ditunjukkan pada Diagram Harker (gambar 8). Proses ini kemungkinan menunjukkan fraksionasi kristalisasi pada magma kogenetis, maka oksida-oksida Al, Ti, Fe, Mg, dan Ca umumnya akan berkorelasi negatif dengan SiO 2. Sedangkan oksida-oksida K, Na, P akan berkorelasi positif dengan SiO 2. Berdasarkan variasi diagram tersebut, maka batuan/lava Gunungapi Sibualbuali berasal dari magma kogenetis. Hal :26 Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 6 Nomor 1, April 2011 : 26-29
25 2,0 15 22 1,6 12 Al2O3 (%) 19 16 TiO2 (%) 1,2 0,8 Fe2O3 (%) 9 6 13 0,4 3 10 0,0 0 0,50 15 5 0,40 12 4 MnO (%) 0,30 0,20 CaO 9 6 MgO 3 2 0,10 3 1 0,00 0 0 6 1,0 Na2O (%) 5 4 3 2 1 0 P2O5 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Gambar 8. Diagram variasi TiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, MnO, MgO, CaO, Na 2 O, dan P 2 O 5 terhadap SiO 2 (Harker, 1909 dalam Rollinson, 1993) pada batuan vulkanik G. Sibualbuali. Pada Gambar 9 terlihat bahwa unsurunsur kompatibel Cr dan Co memperlihatkan korelasi yang negatif dengan SiO 2 dan unsurunsur inkompatibel Zr, Rb, dan Ba memperlihatkan korelasi yang positif dengan SiO 2. Hal ini mengindikasikan adanya perubahan sifat magma yang berhubungan dengan proses fraksionasi kristalisasi. Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 6 Nomor 1, April 2011 : 27-29 Hal :27
Cr (ppm) 100 80 60 40 20 Co (ppm) 120 100 80 60 40 20 Zr (ppm) 500 400 300 200 100 Rb (ppm) 80 75 70 65 60 Sr (ppm) 600 550 500 450 400 350 300 Ba (ppm) 600 550 500 450 400 350 300 Zn (ppm) 200 150 100 50 0 Y (ppm) 60 55 50 45 40 35 30 45 50 55 60 65 70 75 Gambar 9. Komposisi unsur-unsur inkompatibel LILE (Sr, Rb, dan Ba) dan HFSE (Zr dan Y) pada batuan vulkanik Gunungapi Sibualbuali. Pembahasan Erupsi efusif pertama berkomposisi basalt, hal ini menunjukkan bahwa zona amblasan Sesar Sumatera di daerah ini cukup dalam sehingga magma basalt mengalir dari mantel bumi ke permukaan tanpa kontaminasi yang berarti. Erupsi-erupsi kemudian tampaknya sudah mulai adanya kontaminasi dengan batuan penutup sehingga menghasilkan lava-lava berkomposisi andesitik, bahkan beberapa erupsi menjelang akhir kegiatan lavanya berkomposisi dasitik. Walaupun demikian jejak erupsi eksplosif besar tidak tampak. Dari pengamatan petrografi kadang terlihat orthopiroxen yang terselimuti oleh klinopiroksen. Hal ini menunjukkan bahwa terjadi proses diferensiasi pada proses pembentukan batuan. Sering terlihat pula bahwa horblenda berstruktur rim margin atau penggantian bagian luar hornblende dengan mineral bijih Mg, Fe, dan Ti oksida yang menandakan bahwa komposisi magma menjadi kekurangan cairan tahap pembentukan hornblende. Penurunan kandungan MgO, FeO dan CaO dengan naiknya kandungan SiO 2 menunjukkan unsur tersebut sangat diperlukan dalam pembentukan mineral klinopiroksen dan magnetit dalam fraksinasi kristalisasi magma seri calc alkaline. Hasil analisis kimia menunjukkan TiO 2 yang rendah atau kurang dari 1,5% (Gill,1981 dalam Rollinson, 1993) merupakan ciri batuan pada zona penunjaman atau magma Hal :28 Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 6 Nomor 1, April 2011 : 28-29
busur kepulauan. K 2 O umumnya lebih dari 1% mengindikasikan adanya proses asimilasi atau anektesis dengan material kontinen atas. Tingginya Al 2 O 3 (lebih dari 15%) mengindikasikan adanya peleburan dari material kerak kontinen, Al 2 O 3 nilainya bervariasi dapat disebabkan oleh kondisi kristalisasi magma pada tekanan yang berbedabeda (Gill,1981 dalam Rollinson, 1993). Pada cairan magma (silikat), di dalam sistem kesetimbangannya maka unsur-unsur minor yang bersifat kompatibel akan cenderung berada pada fasa padat, sedangkan unsur yang inkompatibel akan tetap berada pada fasa cair. Unsur-unsur kompatibel, seperti: Sc, Cr, Ni, Co biasanya menunjukkan korelasi negatif dengan SiO 2, sedangkan unsur-unsur inkompatibel, seperti: Ti, Zr, K, Cs, Rb, Sr, Ba, Pb akan berkorelasi positif dengan SiO 2. DAFTAR PUSTAKA Gill, Rrollinson., 1996, Chemical Fundamentals of Geology, Second Edition, Chapman & Hall, London, UK. Padang, N. Van, 1951, Catalogue of the Active Volcanoes of the World including Solfatara Fields, Part I, Indonesia, UNESCO - International Volcanological Association, Italy. Primulyana, S.,2011. Laporan Pemetaan Geologi Gunungapi Sibual Buali, Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi. Santoso, M. S., 1992, Berita Berkala Vulkanologi, G. Sibualbuali (B), Direktorat Vulkanologi, Direktorat Jenderal Geologi dan Sumberdaya Mineral. van Padang, N., 1951. Catalogue of The Active Volcanoes of The World Including Solfatara Fields. Part I Indonesia. Kesimpulan Diferensiasi magma G. Sibual-Buali ditandai dengan terselimutinya ortopiroksen oleh klinopiroksen, dan perubahan komposisi magma menjadi kekurangan air yang ditunjukan oleh hornblenda berstruktur rim margin atau diganti bagian luarnya oleh mineral bijih Fe, Mg, dan Fe-oksida dilihat dari petrografi pada proses pembentukan batuan gunung api di daerah penelitian yang menunjukkan supply magma baru berkomposisi lebih basa. Hasil analisis petrokimia menunjukkan bahwa batuan vulkanik G. Sibualbuali termasuk kedalam afinitas magma seri Low K Series dan Kalk Alkalin dengan jenis batuan basalt, andesit basaltik, dan dasit mempunyai SiO 2 bervariasi antara 49,18-64,03% dan alkali total (Na 2 O+K 2 O) antara 3,47% dan 6,05%. Hasil analisis petrokimia memperlihatkan bahwa batuan/lava G. Sibualbuali berasal dari magma kogenetis mengindikasikan adanya perubahan sifat magma yang berhubungan dengan proses fraksionasi kristalisasi. Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 6 Nomor 1, April 2011 : 29-29 Hal :29