BATUAN SEDIMEN : BATUAN YANG TERBENTUK. (PELAPUKAN TRANSPORTASI SEDIMENTASI DIAGENESA) KOMPOSISI SEDIMEN :
BATUAN SEDIMEN Batuan sedimen : batuan yang terbentuk dalam suatu siklus sedimentasi (pelapukan transportasi sedimentasi diagenesa) Komposisi sedimen : - Fragmen mineral/batuan hasil rombakan (terigen) - Material hasil proses kimiawi (material autogenik) : karbonat, fosfat dll - Material allochem (rombakan hasil presipitasi terdahulu) : fosil, material organik Mineral-mineral dalam batuan sedimen Mineral Autogenik : - terbentuk di daerah sedimentasi dan langsung diendapkan seperti gipsum, kalsit, anhidrit, oksida besi, halit, glaukonit Mineral Allogenik : - terbentuk di luar daerah sedimentasi - telah mengalami transportasi dan kemudian diendapkan di daerah sedimentasi harus tahan pelapukan dan tahan terhadap pengikisan selama transportasi sampai pengendapan Tekstur dan mineralogi batuan sedimen dapat merefleksikan lingkungan pengendapan batuan sedimen Hal-hal yang mempengaruhi pembentukkan batuan sedimen : Litologi (batuan beku, batuan sedimen, batuan metamorfosa, batuan piroklastik) Stabilitas dari mineral-mineral yang ada Kecepatan erosi, banyaknya mineral sedimen yang dapat ditransport turut menentukan berapa banyak material yang dapat/akan diendapkan Transportasi pada pembentukkan batuan sedimen akan menghasilkan sorting/pemilahan dan roundness/kebundaran Batuan sedimen bertekstur klastik : Terdiri dari material detritus (hasil rombakan : pecahan), memperlihatkan tekstur klastik (butiran berukuran lempung sampai bongkah) Memperlihatkan berbagai struktur sedimen Proses : pelapukan, erosi, transportasi, sedimentasi Dapat dipelajari tentang (provenance), lingkungan diagenesa sumber material pengendapan/fasies, Besar butir (grain size) : unsur utama dari tekstur klastik, yang berhubungan dengan tingkat energi pada saat transportasi dan pengendapan. Besar butir menggunakan skala Wentworth : Ukuran besar Butir (mm) Nama besar butir > 256 Boulder/bongkah 64 256 Couble/berangkal 4 64 Pebble/kerakal 2 4
Granule/kerikil 1 2 Very coarse sand/pasir sangat kasar ½ - 1 Coarse sand/pasir kasar ¼ - ½ Medium sand/pasir sedang 1/8 ¼ Fine sand/pasir halus 1/16 1/8 Very fine sand/pasir sangat halus 1/256 1/16 Silt/lanau < 1/256 Clay/lempung Besar butir ditentukan oleh : - Jenis pelapukan : kimia -------- butiran halus mekanis -------- butiran kasar - Macam transportasi - Waktu/jarak transportasi Unsur-unsur tekstur batuan sedimen klastik Butiran (grain) : butiran klastik (yang tertransport) disebut sebagai fragmen Matriks (matrix) : lebih halus dari butiran/fragmen, diendapkan bersamasama dengan fragmen Semen (cement) : berukuran halus, mengikat butiran/fragmen dan matriks, diendapkan setelah fragmen dan matriks Batupasir Klasifikasi batupasir : Batupasir silisiklastik (butiran terigen) - Batupasir epiklastik : endapan yang berasal dari rombakan batuan terdahulu akibat pelapukan dan erosi, termasuk batuan volkanik dan non-volkanik - Batupasir Volkaniklastik : terdiri dari material volkanik (hasil rombakan maupun yang tidak), termasuk endapan piroklastik dan endapan epiklastik Batupasir non-silisiklastik (butiran karbonat dan evaporit) Klasifikasi batupasir Parameter : butiran (stabil dan tidak stabil) : kuarsa, feldspar, fragmen litik Matriks lempung (hasil rombakan atau alterasi batuan) Kehadiran matriks lempung : - Arenit (matriks < 15%) - Wacke (matriks > 15%) Pembagian secara umum (Gilbert, 1982), dan (Folk, 1974) Batupasir kuarsa (quartz Arenite) Batupasir arkose (arkoses) Batupasir litik (litharenite) Batupasir wacke (greywackes)
Jenis konglomerat berdasarkan macam klastik : Konglomerat polimiktik : terdiri dari bermacammacam jenis klastik yang berbeda Konglomerat monomik/oligomiktik : terdiri dari satu jenis klastik Mudrock Mudrock adalah istilah umum untuk batuan sedimen yang disusun terutama oleh partikel berukuran lanau lempung, mineral lain mungkin juga hadir Proses pembentukan batuan sedimen 1. 2. 3. 4. 5. Batuan sumber ------ > provenan Pelapukan : kimiawi (dekomposisi), mekanis (disintegrasi) mencakup abrasi ----- > butiran lebih halus ----- > tertransportasi Transportasi Sedimentasi lingkungan pengendapan Diagenesis : - proses ubahan temperatur rendah - perubahan secara kimiawi, fisik, dan juga proses ubahan secara biologi - sebagai hasilnya : tekstur dan mineralogi berubah PROVENANCE (PROVENAN) : material detritus studi tentang sumber batuan batuan sumber tatanan tektonik iklim Struktur dan tekstur sedimentasi,relief, iklim lokasi daerah sumber, arah Hubungan unit batuan silisiklastik (lateral, vertikal) sedimentasi arah Interpretasi sumber litologi /batuan - berdasarkan 3 komponen : kuarsa, felspar, fragmen litik/batuan (%) Dickinson, Dickinson dkk, Basu dkk, Young, dll. Interpretasi provenan tektonik - Dickinson & Suczek (1979), Dickinson et al (1983), Dickinson (1985, 1988) 3 provenan tektonik : continental block, magmatic arc, recycled orogens - Roser & Korsch (1986) : berdasarkan analisis geokimia provenan DIAGENESIS 1. Terjadi sesaat setelah pengendapan hingga terjadinya proses metamorfosis (temperatur hingga 150/2000C dengan/tanpa tekanan) 2. Tahapan diagenesis : secara umum : 2
tahapan/stages tahap awal (early diagenesis) : setelah sedimentasi hingga shallow burial (sekitar 100m); antara 1000-1 jt tahun tahap akhir (late diagenesis) : deep burial hingga pengangkatan deep burial :kedalaman hingga 10000 m; puluhan jt tahun. berdasarkan atas terjadinya proses pengangkatan : 3 tahap (a.l. Choquette & Pray, 1970) eodiagenesis : regim sedimentasi diatas permukaan atau dekat permukaan dimana komposisi kimiawi air antar butiran terutama dipengaruhi oleh lingkungan permukaan sebelum terjadinya effective burial. mesodiagenesis : regim dibawah permukaan, selama terjadi effective burial telodiagenesis : mewakili regim diatas permukaan, setelah effective burial 3. Effective burial : is considered as burial under strata that seal the sandstone from a predominant influence of surface agents on the chemistry of the interstitial water. 4. Faktor - faktor yang berpengaruh - primer : lingkungan pengendapan, iklim, komposisi dan tekstur sedimen - sekunder : a.l. pore-fluid migration, burial history 5. Proses-proses diagenesis - kompaksi, pelarutan (pressure dissolution), rekristalisasi, pembentukan mineral baru (authigenesis), penggantian, sementasi Kompaksi dan pressure dissolution - porositas berkurang grain packing berubah grain fabric berubah sutured grain boundaries, concavoconvex contact (akibat pressure dissolution) - dapat terbentuk struktur stylolite - fracturing, bending, dll Sementasi - silika : secondary outgrowth - kalsit : poikilotopik (butiran mengambang dalam kalsit) dan drusy calcite mozaic texture (mengisi antar butir) - dolomit : sementasi dolomit dekat permukaan : evaporit dolomit yang banyak Fe : terbentuk pada kondisi reduksi mengisi rongga hingga berpola poikilotopik - hematit : di lingkungan kontinen (sungai, floodplain, alluvial fan, desert, dll) menghasilkan red beds memnyelubungi butiran Proses Authigenesis - felspar : dapat terbentuk felspar overgrowth (kondisi diatas dan dibawah muka air/water table pada kedalaman sangat dangkal) albitisasi dari plagioklas : pada kondisi lebih dalam - mineral lempung dan zeolit illite dan kaolinite (umum), montmorillonite, mixed-layer illite-kaolinite, mixedlayer montmorillonite-chlorite mengisi antar rongga, berasosiasi dengan hematit (impregnasi) pembentukan illite : air netral - alkalin, kadar kalium, silikon, alumina cukup kaolinite : asam dan kadar kalium rendah; kondisi ini dapat capai pada lingkungan fresh water atau pada pembebanan awal di lingkungan kontinen, atau selama proses pengangkatan di lingkungan marin pengisian oleh kaolin : mengurangi porositas, tetapi tidak mengurangi permeabilitas (pengaruhnya sangat kecil) pengisian illite : mengurangi permeabilitas pembentukan zeolit (laumontit) dengan/tanpa klorit dan smektit - hasil ubahan bahan volkanis (gelas dan felspar) - zeolit hasil pengisian dapat menghancurkan kemungkinan potensi sbg reservoir ---- seringkali dinyatakan sbg economic basement dalam esplorasi hidrokarbon. 6. Diagenetic environment & sequences Eodiagenesis (near-surface) kondisi marin, non-marin (hot & humid), non-marin arid & semi-arid Marin : - pembentukan glaukonit, chamosit - umumnya terdiri dari butiran pasir yang stabil - akan terjadi reaksi antara fluida dengan butiran yang relatif tak stabil apabila pore-water telah termodifikasi - pembentukan mineral lempung, overgrowth kuarsa dan felspar, semen kalsit - kalau ada material organik, terjadi oksidasi, akan mengakibatkan disolusi butiran yang halus, diikuti pembentukan pirit (reduksi). Hot, Humid Non- Marin - pore-water menjadi asam akibat adanya pemisahan bakteri dari material
organik - pd fresh water dgn sedikitnya kalium, magnesium dan SO 3/4 maka batupasir yang banyak kuarsa akan menghasilkan overgrowth kuarsa, pembentukan kaolin, dan felspar akan disolusi - dapat terbentuk silcrete pada kondisi presipitasi - pada pasir yang mengandung mineral mafik : terbentuk klorit, siderit - pasir volkanis : klorit, smektit, zeolit Arid/Semi Arid Non Marin - kondisi oksidasi; leaching tidak ekstrim : terbentuk red beds - dapat terbentuk calcrete - semi arid : red beds, hidroksida besi hematit disolusi felspar kemudian overgrowth ubahan material volkanis menjadi zeolit semen gipsum Mesodiagenesis - pembebanan dan tekanan meningkat - air rongga (pore-water) menjadi salin - terjadi disolusi butiran - sementasi mineral lempung (hasil perubahan smektit menjadi illite, mixedlayer clay ) - sementasi akibat pressure dissolution ---- sutured grain boundaries - overgrowth kuarsa, albitisasi, pembentukan zeolit/laumontit - pembentukan dolomit, ankerit, klorit - pembentukan hidrokarbon terjadi pada deep burial (1,5-3 km) mengakibatkan air rongga lebih asam, akan melarutkan semen dan butiran karbonat menghasilkan porositas\sekunder Mesodiagenesis : pembentukan high pore-fluid pressure - adanya lapisan dengan permeabilitas rendah (lempungan/muddy) dan pasiran - pada lapisan pasir : terjadi over pressure reaksi diagenesis cacat mengakibatkan tekanan antar butiran berkurang porositas primer tidak terganggu Telodiagenesis - faktor iklim berperan kembali semi arid : terjadi oksidasi sulfida dan karbonat besian --- terjadi pembentukan hydrated iron oxides (goethite-limonite) --- hematit lebih humid : felspar, karbonat dan mineral berat akan leaching/melarut di dekat permukaan ------ porositas sekunder Rejim diagenesis Perkembangan porositas sekunder dari porositas primer Genetik porositas sekunder Semen karbonat Laminasi (lempung-pasir) hidrokarbon glaukonit Strain features Clay films stylolites
Kompaksi & pressure dissolution Kompaksi & pressure dissolution