Petrologi Batuan Beku

Batuan Beku

Batuan beku terbentuk karena proses pendinginan magma yang dapat terdiri atas berbagai jenis batuan tergantung pada komposisi mineralnya. Magma merupakan cairan silikat pijar yang terbentuk secara alamiah, mempunyai temperatur yang tinggi (900-1600⁰C) dan berasal dari bagian dalam bumi yang disebut selubung bumi (mantel) bagian atas. 

Komposisi magma terdiri dari 8 unsur utama yaitu O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K dan juga mengandung senyawa H2O dan CO2 serta beberapa komponen gas H2S, HCl, CH4 dan CO. Pada berbagai kondisi temperatur, magma dapat berdiferensiasi atau mengalami kristalisasi membentuk berbagai asosiasi mineral berupa berbagai jenis batuan beku. Pada saat magma mengalami pendinginan akan terjadi kristalisasi dari berbagai mineral utama yang mengikuti suatu urutan yang dikenal sebagai "Seri Reaksi Bowen". 

Mineral-mineral tersebut dapat digolongkan dalam dua golongan besar yaitu: 

• Golongan mineral mafic, mineral-mineral utama pembentuk batuan yang bewarna gelap, hal ini disebabkan oleh kandungan kimianya, yaitu Magnesium dan Ferrum (Mafic=Magnesium Ferric). Yang termasuk mineral ini adalah olivin, piroksen, amfibol, dan biotit. 
• Golongan mineral felsic, mineral-mineral utama pembentuk batuan beku yang bewarna terang, hal ini disebabkan oleh kandungan kimianya, yaitu feldspar+lenad (mineral-mineral feldsparthoid)+silika. Yang termasuk mineral ini adalah plagioklas, kalium feldspar (potassium feldspar), muskovit dan kuarsa.

Dalam proses pendinginan magma dimana magma itu tidak langsung semuanya membeku, tetapi mengalami penurunan temperatur secara perlahan bahkan mungkin cepat. Penurunan tamperatur ini disertai mulainya pembentukan dan pengendapan mineral-mineral tertentu yang sesuai dengan temperaturnya. Pembentukan mineral dalam magma karena penurunan temperatur telah disusun oleh Bowen.

Sebelah kiri mewakili mineral-mineral mafic, yang pertama kali terbentuk dalam temperatur sangat tinggi adalah olivin. Akan tetapi jika magma tersebut jenuh oleh SiO2 maka piroksenlah yang terbentuk pertama kali. Olivin dan piroksen merupakan pasangan ”Incongruent Melting”, dimana setelah pembentukkannya olivin akan bereaksi dengan larutan sisa membentuk piroksen. Temperatur menurun terus dan pembentukkan mineral berjalan sesuai dangan temperaturnya. Mineral yang terakhir tarbentuk adalah biotit, ia dibentuk dalam temperatur yang rendah.

Mineral disebelah kanan diwakili oleh mineral kelompok Plagioklas, karena mineral ini paling banyak terdapat dan tersebar luas. Anortit adalah mineral yang pertama kali terbentuk pada suhu yang tinggi dan banyak terdapat pada batuan beku basa seperti gabro atau basalt. Andesin terbentuk peda suhu menengah dan terdapat batuan beku diorit atau andesit. Sedangkan mineral yang terbentuk pada suhu rendah adalah albit, mineral ini banyak tersebar pada batuan asam seperti granit atau riolite. Reaksi berubahnya komposisi plagioklas ini merupakan deret “Solid Solution” yang merupakan reaksi kontinyu, artinya kristalisasi plagioklas Ca-plagioklas Na, jika reaksi setimbang akan berjalan menerus. Dalam hal ini anorthite adalah jenis plagioklas yang kaya Ca, sering disebut Juga "Calcic Plagioklas", sedangkan albit adalah plagioklas kaya Na (Sodic Plagioklas/Alkali Plagioklas).

Mineral sebelah kanan dan sebelah kiri bertemu pada mineral potasium feldspar ke mineral muscovit dan yang terakhir mineral kuarsa, maka mineral kuarsa merupakan mineral yang paling stabil diantara seluruh mineral felsik atau mineral mafik, dan sebaliknya mineral yang terbentuk pertama kali adalah mineral yang sangat tidak stabil dan mudah sekali terubah menjadi mineral lain.

Bentuk dan Keberadaan Batuan Beku

Batuan beku berdasarkan genesa atau tempat terbentuknya dapat dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu: 

1. Batuan beku intrusi 

Batuan beku yang membeku di dalam bumi, yang menghasilkan 2 jenis batuan beku yaitu : 

• Batuan hypabisal : batuan beku yang membeku di dalam bumi pada kedalaman menengah-dangkal sehingga menghasilkan batuan beku bertekstur sedang atau percampuran antara kasar-halus. 
• Batuan plutonik : batuan beku yang membeku jauh di dalam bumi sehingga menghasilkan batuan beku bertekstur kasar-sangat kasar. 

2. Batuan beku ekstrusi 

Batuan beku yang membeku di permukaan/di dekat permukaan bumi, yang menghasilkan batuan beku vulkanik yang bertekstur halus. 

  Berdasarkan kontak dengan batuan sekitarnya, tubuh batuan beku intrusi dibagi ke dalam 2 kelompok, yaitu:

1. Konkordan, intrusi yang sejajar dengan perlapisan batuan di sekitarnya, antara lain:

• Sill: Intrusi  yang melembar (sheetlike) sejajar dengan batuan sekitar. 
• Laccolith: Sill dengan bentuk kubah di bagian atasnya.
• Lopolith: Massa intrusi yang melensa dengan ketebalan 1/10 sampai 1/12 dari lebar tubuhnya. Bagian tengahnya cekung di sisi atasnya.
• Phacolith: Massa intrusi yang melensa yang terletak pada sumbu lipatan. 

2. Diskordan, intrusi yang memotong perlapisan batuan di sekitarnya, antara lain:

• Dike: Intrusi yang berbentuk tabular yang memotong struktur lapisan batuan sekitarnya.
• Batholith: Intrusi yang tersingkap di permukaan, berukuran >100km berbentuk tak beraturan, dan tak diketahui dasarnya. 
• Stock: Intrusi yang mirip dengan batholith, dengan ukuran yang tersingkap di permukaan <100 km.

Berdasarkan kandungan silikanya, batuan beku terbagi atas:

• Batuan beku asam: silika > 65%
• Batuan beku intermediet: silika 65-52%
• Batuan beku basa: silika 52-45%
• Batuan beku ultrabasa: silika < 45%

Berdasarkan indeks warna/komposisi mineral gelapnya (mafic), maka batuan beku terbagi atas:

• Leucocratic: batuan beku dengan kandungan mineral mafic berkisar 0-30%.
• Mesocratic: batuan beku dengan kandungan mineral mafic berkisar 30-60%.
• Melanocratic: batuan beku dengan kandungan mineral mafic berkisar 60-90%.
• Hypermelanic: batuan beku dengan kandungan mineral mafic berkisar 90-100%. 

Deskripsi Batuan Beku

1. Nama Batuan

2. Warna, warna terbagi dua, yaitu:

• Warna Segar  
• Warna Lapuk

3. Indeks Warna

Dapat dilihat dengan indeks warnanya apakah leucocratic, mesocratic atau melanocratic. Lihat juga komposisi mineral pembentuk batuannya, misalnya kuarsa, plagioklas, dll.

4. Tekstur (properties of individual grain)

Tekstur dibagi lagi menjadi:

a. Granularitas (grain size) 

Granularitas terbagi tiga, yaitu:

• Fanerik: kristal-kristalnya dapat dilihat dengan mata biasa. Ukuran butir/kristal untuk batuan bertekstur fanerik dapat dibagi menjadi 4 yaitu :

              - Halus: besar butir < 1 mm 

              - Sedang: besar butir 1 mm - 5 mm

              - Kasar: besar butir 5 mm – 30 mm

              - Sangat kasar: besar butir > 30 mm 

• Afanitik: kristal-kristalnya sangat halus, tidak dapat dilihat dengan mata biasa, hanya dapat dilihat dengan mikroskop. Jika batuan bertekstur porfiritik maka ukuran fenokris dan masa dasar dipisahkan. 
• Gelasan (glassy): batuan beku semuanya tersusun oleh gelas. 

b. Derajat Kristalisasi 

Umumnya menunjukkan kecepatan pendinginan. Pada pembekuan magma yang berlangsung lambat maka akan terbentuk kristal-kristal yang berukuran kasar-sedang, bila berlangsung cepat akan terbentuk kristal-kristal yang berukuran halus, dan bila berlangsung sangat cepat akan terbentuk gelas Derajat kristalisasi terbagi tiga, yaitu: 

• Holohyalin: secara keseluruhan tersusun atas gelas/massa dasar. Hal ini terjadi karena pendinginan cepat. 
• Hipokristalin/Hipohyalin: tersusun atas kristal (phenocryst) dan gelas (groundmass). 
• Holokristalin: secara keseluruhan tersusun atas kristal (phenocryst). Hal ini terjadi karena pendinginan lambat.

c. Bentuk Kristal

Umumnya menunjukkan rangkaian kristalisasi. Bentuk kristal terbagi tiga, yaitu: 

• Euhedral: bentuk kristalnya masih utuh (apakah ia kubik, monoklin, triklin atau yang lainnya). 
• Subhedral: bentuk kristalnya sebagian tidak utuh.
• Anhedral: bentuk kristalnya sudah tidak utuh lagi sehingga tidak dapat dilihat apakah ia kubik, monoklin, atau yang lainnya.

d. Kemas/Fabric

Kemas/fabric batuan beku dapat dibagi menjadi 2 yaitu : 

• Equigranular: ukuran besar butir/kristal relatif sama.
• Inequigranular: ukuran besar butir/kristal tidak sama. Khusus untuk inequigranular dapat dibedakan menjadi 2 tekstur yaitu: Porfiritik, kristal-kristal yang lebih besar (fenokris) tertanam dalam masa dasar (matriks) kristal yang lebih halus dan Vitrofirik, kristal-kristal yang lebih besar (fenokris) tertanam dalam masa dasar (matriks) gelas/amorf. 

5. Struktur

Struktur yang dimaksud adalah struktur primer, yang terjadi saat terbentuknya batuan beku tersebut. Struktur batuan beku sebagian besar hanya dapat dilihat di lapangan (dimensinya sangat besar), tetapi kadang-kadang dapat dilihat juga dalam hand specimen. 

Struktur batuan beku yang berhubungan dengan aliran magma: 

• Schlieren: Struktur kesejajaran yang dibentuk mineral prismatik, pipih atau memanjang atau oleh xenolith akibat pergerakan magma. 
• Segregasi: Struktur pengelompokan mineral (biasanya mineral mafik) yang mengakibatkan perbedaan komposisi mineral dengan batuan induknya. 
• Lava Bantal (pillow lava): Struktur yang diakibatkan oleh pergerakan lava akibat interaksi dengan lingkungan air, bentuknya menyerupai bantal, di mana bagian atas cembung dan bagian bawah cekung. 
• Blok Lava (Lava aa): Aliran lava yang permukaannya sangat kasar, merupakan bongkah-bongkah. 
• Lava Ropy (Lava Pahoehoe): Aliran lava yang permukaannya halus dan berbentuk seperti pilinan tali, bagian depannya membulat, bergaris tengah samapai beberapa meter. 

Struktur batuan beku yang berhubungan dengan pendinginan magma: 

• Masif: Bila batuan secara keseluruhan terlihat monoton, seragam, tanpa retakan atau lubang-lubang bekas gas. 
• Vesikuler: Lubang-lubang bekas gas pada batuan beku (umumnya pada batuan ekstrusi yang menandakan letusan cukup besar).
• Amigdaloidal: Lubang-lubang bekas gas pada batuan beku (lava), yang telah diisi oleh mineral sekunder seperti zeolit, kalsit, kuarsa.
• Kekar kolom (columnar joint): Kekar berbentuk tiang dimana sumbunya tegak lurus arah aliran. Kolom-kolom ini berkembang tegak lurus pada permukaan pendinginan, sehingga pada sill atau aliran tersebut akan berdiri vertikal sedangkan pada dike kurang lebih akan horizontal.
• Kekar berlembar (sheeting joint): Kekar berbentuk lembaran, biasanya pada tepi/atap intrusi besar akibat hilangnya beban.

6. Komposisi Mineral

Dilihat dengan menggunakan loupe apa sajakah mineral yang menyusun batuan beku tersebut.

Contoh dan Gambar Batuan Beku Intrusi

Contoh dan Gambar Batuan Beku Ekstrusi

Contoh Deskripsi Batuan Beku

• Jenis Batuan: Batuan beku intermediet vulkanik
• Warna: Abu-abu 
• Indeks Warna: 30% (Leucocratic)
• Struktur: Masif
• Tekstur:

           - Derajat Kristalinitas: Hipokristalin

           - Derajat Granularitas: Afanitik-Fanerik sedang (0,05-1,5 mm)

           - Bentuk Kristal: Subhedral-Anhedral

           - Relasi/Fabric: Inequigranular vitroverik

• Komposisi Mineral: Disusun oleh mineral plagioklas (30%), piroksen (20%), kuarsa (5%), opaq (15%), massa gelas (30%)
• Nama Batuan: Andesit piroksen