DIAGENESA BATUAN SEDIMEN Batuan sedimen adalah batuan yang terbentuk sebagai hasil pemadatan endapan yang berupa bahan lepas. Batuan sedimen juga dapat terbentuk oleh penguapan larutan kalsium karbonat, silika, garam dan material lain. Menurut Tucker (1991), 70 % batuan di permukaan bumi berupa batuan sedimen. Tetapi batuan itu hanya 2 % dari volume seluruh kerak bumi. Ini berarti batuan sedimen tersebar sangat luas di permukaan bumi, tetapi ketebalannya relatif tipis. Material sedimen yang baru terendapkan dicirikan oleh material lepas, tidak, kompak, porositas tinggi, dan kandungan air yang tinggi pula. Pengendapan yang terus berlangsung, terutama bersamaan dengan penurunan cekungan sedimentasi, menyebabkan sedimen yang lebih muda akan memberikan tekanan pada sedimen yang ada dibawahnya. Proses ini akan diiringi oleh perubahan sifat fisik dan kimia sedimen akibat tekanan dan perbahan temperature pada lingkungan yang semakin dalam. Perubahan tersebut akan menyebabkan terjadinya proses kompaksi dan litifikasi pada material sedimen sehingga terjadilah perubahan dari material sedimen lepas menjadi batuan sedimen. Seua proses yang mengakibatkan perubahan sedimen menjadi batuan sedimen disebut diagenesis. Proses diagenesis terjadi pada temperature dan tekanan yang lebih tinggi dari temperature dan tekanan pada proses pelapukan, tetapi lebih rendah dari proses metamorfisme. Meskipun demikian tidak diketahui batas yang pasti antara proses digenesis dengan proses metamorfisme. Proses diagenesis dimulai ketika adanya aktifitas organic awal dari proses sementasi ketika material sedimen masih didasar cekungan sedimentasi. Komposisi mineral asal, kemungkinan mengalami perubahan karena terjadinya reaksi kimia yang mengakibatkan terjadinya pernggantian mineral, terbentuknya mineral baru dan pelarutan mineral. Prosesproses tersebut mengakibatkan perubahan tekstur batuan, struktur batuan, komposisi dan porositas batuan sedimen. Porositas awal endapan sedimen dapat mengalami perubahan karena adanya proses yang berlangsung selama proses diagenesis. Porositas awal akan mengalami penurunan karena adanya proses kompaksi dan sementasi. Sedangkan peningkatan porositas awal disebabkan karena adanya proses dari mineral-mineral yang tidak stabil. Plug : 1
Proses diagenesis dapat disebabkan oleh proses fisika, kimia, dan biologi. Bermacam proses diagenesis dan hasilnya. Alterasi sedimen akibat aktifitas organic merupakan proses awal diagenesis. Kompaksi merupakan proses fisika yang terjadi segera setelah material sedimen mengalami penimbunan dan berlanjut terus sampai ke tempat yang lebih dalam. Proses sementasi merupakan proses kimia yang dapat terjadi pada awal proses diagenesis dan sapat terus berlanjut pada waktu material sedimen mengalami penimbunan dan pengangkatan a. Aktifitas Organisme Aktifitas organisme terjadi pada awal proses diagenesis segera setelah material sedimen mengalami pengendapan. Aktifitas organism akan mempercepat atau memacu terjadi proses diagenesis lainnya. Organisme yang menyebabkan proses ini dapat merupakan organisme yang ssangat kecil (mikrobia) dimana aktifitas jasad renik sangat berhubungan dengan proses dekomposisi material organic. Proses dekomposisi material organic akan mempengaruhi ph da Eh air pori sehingga mempercepat terjadinya reaksi kimia dengan mineral penyusun sedimen. Aktifitas mikrobia antara lain fermentasi, respirasi, pengurangan nitrat, besi, sulfat dan pembentukan gas methan. Selain itu aktifitas organism lainnya terjadi ketika endapan sedimen berlangsung seperti buworing, boring,. Kebanyakan bioturbasi terjadi pada sedikit di bawah permukaan pengendapan, setelah pengendapan material sedimendengan kedalaan beberapa puluh sentimeter. Proses ini akan membentuk kenampakan yang khas pada batuan sedimen yang disebut struktur sedimen. b. Proses Diagenesis Fisika Kompaksi merupakan proses penyusunan kembali butiran sedimen sehingga menghasilkan hubungan antara butiran yang lebih rapat. Hasil dari proses kompaksi adalah ; Penurunan porositas dan permeablitas sedimen, pengualaran fluidadan pori antara butiran, penipisan perlapisan. Secara teori proses kompaksi pada sedimen silisiklastik dengan butir yang mebundar akan menurunkan porositas dari sekitar 48% menjadi sekitar 26%. Tetapi karena butiran sedimen pasir dan lumpur dialam tidak beraturan sehingga perubahan porositas akibat kompaksi sulit diperkirakan. Proses kompaksi pada pasir sangat bergantung pada porositas dan orientasi awal, ukuran butir, keseragaman butiran, dan komposisi partikel sedimen. c. Proses Diagenesis Kimia Plug : 2
Proses diagenesis kimia merupakan reaksi yang komplek antara batuan dan cairan yang terdapat di dalam lubang antara butiran (pori-pori). Ada beberapa macam proses diagenesis kimia, yaitu sementasi, autogenic, rekristalisasi, inverse, replacement, dan dissolution. - Sementasi merupakan proses pembentukan mineral baru dalam pori batuan oleh proses presipitasi. Proses ini dapat juga terjadi karena adanya penambahan unsure kimia pada butiran mineral penyusun sedimen sehingga menyebabkan mineral tersebut semakin bertumbuh. Semen dapat mengisi semua lubang pori batuan, sehingga dapat menurunkan porositas batuan menjadi nol. Semen juga mengakibatkan material sedimen, dan proses sementasi merupakan proses kimia yang menyebabkan terjadinya proses pembatuan. Proses sementasi terutama pada tingkat awal hingga pertengahan proses diagenesis. Atau dapat juga terjadi pada akhir atau bahkan setelah terjadinya pengangkatan batuan sedimen. Proses sementasi yang terjadi di awal dapat mengurangi proses pemadatan mekanik sedimen, kecuali semen yang terbentuk mengalami pelarutan. - Autogenik pada pengertian yang luas merupakan semua proses, termasuk proses sementasi dan replacement, yang mengakibatkan terbentuknya mineral baru didalam sedimen atau batuan sedimen. Tetapi pada proses diagenetik, autogenic merupakan proses pembentukan mineral baru selain sementasi dan replacement. Mineral baru initerbentuk akibat proses kristalisasi larutan atau alterasi dari mineral atau fragmen batuan. - Penggantian (replacement) merupakan proses pelarutan mineral atau sebagian mineral pada waktu terjadinya proses diagenesis, dan terjadinya proses kristalisasi mineral baru yang berbeda komposisinya pada tempat mineral yang mengalami pelarutan. Tekstur dan struktur awal pada umunya tidak mengalami perubahan (terawetkan). Contoh yang baik adalah proses pembentukan fosil kayu (petrified wood). Proses penggantian mineral pada proses diagenesis merupakan proses yang sangat umum terjadi pada batuan sedimen silisiklastik maupun sedimen karbonat. Proses ini dikontrol oleh ph,eh, temperature, tekanan, dan kehadiran ion lainnya dalam larutan - Inversi merupakan proses penggantian mineral oleh bentuknya yang lain biasanya terjadi pada mineral yang polimorf (mineral dengan komosisi kimia sama tetapi bentuknya berbeda. Contohnya adalah perubahan mineral aragonite (CaCO 3 ortorombik) menjadi kalsit (CaCO 3 romhedaral). Contoh lain adalah perubahan dari opal A (SiO 2 amorf) menjadi opal CT yang mengandung kristobalit (SiO 2 ortorombik). Proses ini biasanya bersamaan dengan proses rekristalisasi. Plug : 3
- Rekristalisasi merupakan poses yang sering dikacaukan denga pengertian proses penggantian (replacement) dan inverse. Tetapi pada pengerian yang lebih sempit, rekritalisasi merupaka proses perubahan ukuran dan bentuk Kristal mineral tanpa perubahan yang berarti pada komposisi kimianya. Oleh sebab itu akibat rekristalisasi, tekstur dan struktur awal mineral mengalami perubahan total. Proses rekristaliasi dapat terjadi pada semua batuan sedimen, tetapi proses ini sangat umum pada bauan sedimen nonklastik terutama batuan karbonat - Proses pelarutan merupakan proses diagenesis yang penting yang menyebabkan meningkatnya porositas dan penipisan lapisan batuan sedimen terutama pada batuan yang mudah larut seperti batuan karbonat dan evaporit. Proses ini dikontrol oleh ph, Eh, temperature, tekanan parsial CO 2, komposisi kimia dan ion strength. Proses pelarutan juga dikontrol oleh porositas dan permiabilitas awal, mineralogy dan ukuran butir sedimen.. Material yang paling mudah larut dalam batupasir adalah semen kalsit, sehingga efek utama dari proses pelarutan adalah penghilangan semen. Proses ini diesbut disementasi. Mineral metastabil pada batupasir seperti feldspar, fragmen batuan dan mineral berat, dapat juga mengalami pelarutan. Diagenesa merupakan proses perubahan yang berlangsung pada temperatur rendah di dalam suatu sedimen, terjadi pada sedimen secara alami, sejak proses pengendapan awal hingga batas (onset) dimana metamorfisme akan terbentuk.diagenesa yang terjadi pada sedimen merupakan suatu fungsi waktu, sehingga dikenal adanya seri-seri atau tahapan proses diagenesa. Untuk mengindikasikan tahap diagenesa meliputi penguburan awal, penguburan lanjut, dan tahap akhir yang berupa erosi; dikenal adanya istilah eogenetic, mesogenetic, dan telogenetic (Choquette dan Pray, 1970 dalam Boggs, 1992). Sedangkan proses diagenesanya sendiri adalah berupaeodiagenesis, mesodiagenesis, dan telodiagenesis (Shmidt and McDonald, 1979 dalam Boggs, 1992) Eodiagenesis secara umum merupakan diagenesis tahap awal, yang meliputi segala proses yang terjadi di permukaan atau dekat dengan permukaan dimana sifat kimiawi dari air interstitial dikontrol terutama oleh lingkungan pengendapan. Pada rezim inilah pengaruh air pori asli bawaan dari sifat pengendapan mendominasi, serta meliputi pelapukan dan perkembangan soil. Tahap diagenesa ini terjadi hanya beberapa meter dibawah permukaan sedimen (untuk sedimen dengan permeabilitas yang rendah) dan hingga ribuan meter (untuk Plug : 4
sedimen berukuran pasir yang memiliki porositas tinggi). Hal ini sangat bergantung pada pada susunan geometri dari aquifer, aquitar, patahan synsedimentasi, dan permeabilitas aquifer. Mesodiagenesis terjadi selama penguburan sedimen, ketika pengaruh oleh lingkungan pengendapan hampir tidak ada lagi; hingga tahap paling awal dari metamorfisme derajat rendah. Tahap Mesodiagenesis ini sering disebut juga sebagai burial diagenesis karena terjadi selama fase penguburan. Faktor utama yang mempengaruhi diagenesa antara lain berupa sejarah suhu-waktu, mineral utama dan kemas, transfer massa, geokimia dari air pori, dan kehadiran fluida yang berhubungan dengan minyak bumi (seperti minyak, gas hidrokarbon, CO 2 dan H 2 S). Batasan antara eodiagenesis dan Mesodiagenesis dapat ditentukan berdasarkan kedalaman dan temperatur disamping hubungan antara air pori dengan air permukaan. Telodiagenesis terjadi pada batuan yang telah terangkat sehingga menjadi terekspos oleh aktivitas eksogenik, dan tidak berhubungan dengan lingkungan pengendapan awal. Tahap diagenesa ini dibedakan dari Mesodiagenesis Telodiagenesis berdasarkan pada hubungannya dengan pengaliran, salinitas yang rendah, teroksidasi intensif, serta kandungan air yang memiliki senyawa CO 2. Mineral-mineral yang terbentuk pada temperatur dan tekanan tinggi pada tahap Telodiagenesis cenderung menjadi tidak stabil pada kondisi Telodiagenesis. Akibat Dari Proses Diagenesis Proses diagenesis menyebabkan terjadinya variasi tekstur, komposisi mineral, sifat fisika, dan sifat kimia, batuan sedimen. Perubahan utama akibat proses diagenesis dapat dikelompokkan menjadi sifat fisiknya, perubahan komposisi mineral, dan perubahan sifat kimia batuan sedimen. Proses-proses yang terjadi selama diagenesa mampu merubah tekstur pengendapan dan mineralogi batuan karbonat. Sehingga proses tersebut akan berimplikasi terhadap geometri pori-pori reservoar karbonat, yang meliputi bentuk, ukuran, dan konektivitasnya. Seperti halnya proses sementasi akan mengurangi porositas dan permeabilitas dan pelarutan akan meningkatkan porositas dan permeabilitas reservoar karbonat. Plug : 5
a. Perubahan sifat fisik terjadi selama proses digenesis seperti perubahan pada tekstur. Proses diagenesis yang menyebabkan perubahan tekstur antara lain bioturbation, kompaksi, sementasi, dan pelarutan. b. Perubahan komposisi mineral yang terjadi selama proses diagenesis dihasilkan dari proses sementasi, auogenik, replacement, inversion, dan solution. Tergantung dari prosesnya, mineral penyusun sedimen akan hilang atau terbentuknya mineral yang baru. Meskipun demikian perubahan mineralogy akibat proses diagenesis tidak selalu dapat dikenalii dengan mudah. Hanya semen pada batuan sedimen yang mudah dikenali karena mengisi pori antar butiran. c. Perubahan komposisi kimia dalam sedimen dapat mengalami penambahan atau hanya perubahan yang terjadi pada komponen penyusun sedimen itu sendiri. Seperti misalnya kalsium dan silica bertambah karena proses sementasi selama diagenesis ataukah penembahan ini disebabkan karena terjadinya pelarutaan mineral karbonat atau silikat penyusun sedimen itu sendiri. Oleh sebab itu sangat sulit menghitung jumlah perubahan komposisi sedimen karena dari awal tidak diketahui dengan pasti komposisi awal sedimen tersebut. Plug : 6