Mineral Pembentuk Batuan
Terbentuknya Batuan
Secara umum planet bumi dibangun oleh batuan, batuan disusun oleh satu atau sekelompok mineral, dan gabungan antara senyawa dan unsur-unsur di alam membentuk mineral. Mineral pembentuk batuan dibagi menjadi dua kelompok utama yaitu kelompok silikat ( mengandung silikon-oksigen ) dan kelompok non silikat ( tanpa SiO ). Dengan kata lain, mineral pembentuk batuan ini berasal dari magma dan bukan magma ( misal kelompok karbonat ).
Urutan-urutan kristalisasi magma, mineral pembentuk batuan asal magma yang penyusun batuan beku digambarkan secara jelas oleh Norman Levi Bowen pada tahun 1992. Bowen sendiri adalah seorang ahli geokimia asal Kanada yang melakukan penelitian tentang fenomena alam ini di Laboratorium Geofisika Institut Carnegie Washington, D.C. Hasil percobaannya berupa uraian dan susunan kristalisasi mineral silikat sebagai hasil pembekuan magma, yang kemudian dikenal dengan seri Reaksi Bowen.
Kontibusi ilmiah tentang kristalisasi magma ini sangat penting bagi perkembangan dunia ilmu kebumian umumnya dan petrologi khususnya. Dari seri Reaksi Bowen dapat dijelaskan komposisi mineralogi batuan yang terbentuk sebagai hasil pembekuan langsung magma, dapat diketahui komposisi magma asal, tingkat resistensi batuan dan mineraloginya, jenis batuan beku dan gunung api, dan gambaran proses kristalisasi magma yang terjadi di dalam bumi termasuk di dalamnya pemahaman temperatur dan tekanan yang menyertainya.
Seri Reaksi Bowen
Reaksi Bowen adalah suatu bagan yang menunjukan urutan kristalisasi dari mineral pembentuk batuan beku yang terdiri dari dua bagian utama, yaitu urutan kristalisasi mineral feromagnesium olivin-piroksin-ampibol-mika biotit-felspar potasium dan deret plagioklas ( plagioklas-Ca -Plagioklas-Na ) - Felspar potasium dan kemudian diikuti oleh kristalisasi mika muskovit - kuarsa. ( Gambar 1.2 )
Suatu cairan kimia ultrabasa yang tidak jenuh silika ( SiO2 ) kristalisasinya akan dimulai dengan olivin diikuti oleh atau bersamaan dengan plagioklas-Ca; sebaliknya bila magma tersebut jenuh akan SiO2 maka piroksinlah yang akan terbentuk langsung. Oleh sebab itu, sejarah kristalisasi olivin sangat bergantung pada kandungan SiO2 dalam magma asal.
Terbentuknya Batuan
Secara umum planet bumi dibangun oleh batuan, batuan disusun oleh satu atau sekelompok mineral, dan gabungan antara senyawa dan unsur-unsur di alam membentuk mineral. Mineral pembentuk batuan dibagi menjadi dua kelompok utama yaitu kelompok silikat ( mengandung silikon-oksigen ) dan kelompok non silikat ( tanpa SiO ). Dengan kata lain, mineral pembentuk batuan ini berasal dari magma dan bukan magma ( misal kelompok karbonat ).
Urutan-urutan kristalisasi magma, mineral pembentuk batuan asal magma yang penyusun batuan beku digambarkan secara jelas oleh Norman Levi Bowen pada tahun 1992. Bowen sendiri adalah seorang ahli geokimia asal Kanada yang melakukan penelitian tentang fenomena alam ini di Laboratorium Geofisika Institut Carnegie Washington, D.C. Hasil percobaannya berupa uraian dan susunan kristalisasi mineral silikat sebagai hasil pembekuan magma, yang kemudian dikenal dengan seri Reaksi Bowen.
Kontibusi ilmiah tentang kristalisasi magma ini sangat penting bagi perkembangan dunia ilmu kebumian umumnya dan petrologi khususnya. Dari seri Reaksi Bowen dapat dijelaskan komposisi mineralogi batuan yang terbentuk sebagai hasil pembekuan langsung magma, dapat diketahui komposisi magma asal, tingkat resistensi batuan dan mineraloginya, jenis batuan beku dan gunung api, dan gambaran proses kristalisasi magma yang terjadi di dalam bumi termasuk di dalamnya pemahaman temperatur dan tekanan yang menyertainya.
Seri Reaksi Bowen
Reaksi Bowen adalah suatu bagan yang menunjukan urutan kristalisasi dari mineral pembentuk batuan beku yang terdiri dari dua bagian utama, yaitu urutan kristalisasi mineral feromagnesium olivin-piroksin-ampibol-mika biotit-felspar potasium dan deret plagioklas ( plagioklas-Ca -Plagioklas-Na ) - Felspar potasium dan kemudian diikuti oleh kristalisasi mika muskovit - kuarsa. ( Gambar 1.2 )
Suatu cairan kimia ultrabasa yang tidak jenuh silika ( SiO2 ) kristalisasinya akan dimulai dengan olivin diikuti oleh atau bersamaan dengan plagioklas-Ca; sebaliknya bila magma tersebut jenuh akan SiO2 maka piroksinlah yang akan terbentuk langsung. Oleh sebab itu, sejarah kristalisasi olivin sangat bergantung pada kandungan SiO2 dalam magma asal.
Olivin dan piroksin merupakan pasangan incongruent melting dimana olivin setelah pembentukannya bereaksi dengan larutan sisa membentuk piroksin. Bowen menunjukkan bahwa mineral feromagnesium ( silikat kaya Fe-Mg ) mengkristal dari suatu ke yang lain dalam susunan yang spesifik. Berhubung jenis kristalisasi mineral feromagnesium secara berurutan berbeda dalam komposisi dan struktur internal dari mineral yang terbentuk sebelumnya maka Bowen menyebutnya sebagai seri tidak menerus ( discontinuous sries ). Banyak mineral yang mengkristal setelah pembentukan mika biotit tidak mengandung besi magnesium.
Pada gambar di atas, reaksi Bowen memperlihatkan susunan mineral-mineral
yang diawali oleh kristalisasi magma berkomposisi ultrabasa dalam
kondisi normal. Selain itu juga menunjukkan bagaimana beberapa mineral
bereaksi di dalam magma untuk membentuk mineral lain dan membentuk
berbagai jenis batuan beku dalam dan batuan gunung api.
Sementara itu pada temperatur tinggi yang sama saat olivin dan piroksin mengkristal, plagioklas kalsium juga mengkristal. Seperti pada kristalisasi mineral feromagnesium, awal pembentukan kristal plagioklas kalsium menerus bereaksi dengan larutan sisa. Secara berangsur ion kalsium digantikan oleh ion sodium dari larutan magma dan kristal berkembang secara rangkap telah berubah menjadi plagioklas sodium. Berhubung satu jenis ion digantikan oleh ion yang relatif sangat mirip dan tidak terdapat perubahan struktur internal plagioklas maka Bowen menyebutnya sebagai seri menerus. Proses ini dapat diartikan sebagai kristalisasi plag
 |
| Gambar 1.2 ( Seri reaksi Bowen ) |
Sementara itu pada temperatur tinggi yang sama saat olivin dan piroksin mengkristal, plagioklas kalsium juga mengkristal. Seperti pada kristalisasi mineral feromagnesium, awal pembentukan kristal plagioklas kalsium menerus bereaksi dengan larutan sisa. Secara berangsur ion kalsium digantikan oleh ion sodium dari larutan magma dan kristal berkembang secara rangkap telah berubah menjadi plagioklas sodium. Berhubung satu jenis ion digantikan oleh ion yang relatif sangat mirip dan tidak terdapat perubahan struktur internal plagioklas maka Bowen menyebutnya sebagai seri menerus. Proses ini dapat diartikan sebagai kristalisasi plag
ioklas-Ca pada fase awal secara berangsur bereaksi dengan larutan sisa berubah komposisi ke arah plagioklas-Na atau ke arah lebih asam dan plagioklas merupakan deret solid solution yang terdiri dari reaksi yang menerus.
Setelah mineral feromagnesium dan felspar plagioklas mengkristal secara lengkap dari magma asal mafik, sedikitnya tersisa 10 % larutan asal. Tergantung pada komposisi awalnya, larutan sisa ini mungkin mengandung konsentrasi silika, potasium dan aluminium tinggi, sedemikian rupa dalam kasus felspar potasium, muskovit, dan kuarsa merupakan mineral terakhir yang mengkristal di dalam seri reaksi Bowen.
Chernicoff dan Venkatakrishnan ( 1995 ) menyebutkan bahwa seri reaksi Bowen, dikembangkan di dalam laboratorium yang diasumsikan dalam kondisi ideal pada awal pembentukan kristal dalam hubungannya dengan larutan sisa magma, sehingga memungkinkannya untuk bereaksi dan terlibat secara menerus sampai kristalisasi selesai.
Setelah mineral feromagnesium dan felspar plagioklas mengkristal secara lengkap dari magma asal mafik, sedikitnya tersisa 10 % larutan asal. Tergantung pada komposisi awalnya, larutan sisa ini mungkin mengandung konsentrasi silika, potasium dan aluminium tinggi, sedemikian rupa dalam kasus felspar potasium, muskovit, dan kuarsa merupakan mineral terakhir yang mengkristal di dalam seri reaksi Bowen.
Chernicoff dan Venkatakrishnan ( 1995 ) menyebutkan bahwa seri reaksi Bowen, dikembangkan di dalam laboratorium yang diasumsikan dalam kondisi ideal pada awal pembentukan kristal dalam hubungannya dengan larutan sisa magma, sehingga memungkinkannya untuk bereaksi dan terlibat secara menerus sampai kristalisasi selesai.
Namun demikian kondisi di alam yang seperti itu jarang dijumpai. Seperti pada pembekuan magma, beberapa hal mungkin terjadi pembentukan kristal, sebagian sisanya melayang-layang sehingga berlangsung pertukaran ion dan atom secara menerus dengan larutan sisa. Tetapi awal pembentukan kristal mungkin juga secara fisik berubah dari magma dan lebih jauh tidak ada interaksi kimia dengan larutan sisa.
Kristal yang lebih berat daripada larutan sekitar mungkin tenggelam ke dasar dapur magma dan terpendam oleh pengendapan kristal berikutnya. Sehubungan dengan ion-ionnya tidak tersedia dalam waktu yang lama untuk berinteraksi dengan magma sisa, perubahan kristal dalam jumlah besar berakibat pada komposisi magma sia, dan oleh sebab itu, banyak komposisi batuan yang mungkin terbentuk kemudian dari larutan sisa tersebut ( Gambar 1.3 ).
Pada dasarnya reaksi Bowen mempunyai makna yang lebih luas, yaitu dapat dijadikan pedoman klasifikasi batuan beku secara mineralogi. Reaksi Bowen memberikan berbagai kemungkinan terbentuknya macam-macam himpunan mineral yang dapat dipergunakan sebagai dasar dalam klasifikasi batuan beku tanpa memperhitungkan tekstur batuan beku yang terbentuk. Urutan kristalisasi mineral dalam reaksi Bowen tidak semata-mata menunjukkan "successive crystalization" tetapi juga "overlapping". Dengan mendasarkan pada runtutan reaksi Bowen kita mendapatkan berbagai kemungkinan himpunan mineral dan kelompok batuan beku seperti yang tercantum pada (tabel 2)
Secara khusus di dalam himpunan mineral seperti tercantum pada tebel di atas ada terbentuk mineral lain ( tidak tertera dalam reaksi Bowen ) yang sangat khas untuk suatu kelompok seri atau seri batuan bersusun basa, intermediet dan asam yaitu mineral golongan felspatoid atau foid ( leusit, nefelin, dan sodalit ); mineral tersebut hadir karena larutan magma miskin silika atau kandungan SiO2 terlalu rendah untuk membentuk mineral felspar.
Seri reaksi Bowen memperlihatkan orde kristalisasi dari mineral batuan beku magma mafik. Rincinya memperlihatkan bagaimana beberapa mineral bereaksi di dalam magma untuk membentuk mineral lainnya ( contoh ; Olivin bereaksi untuk membentuk piroksin ) dan memperlihatkan bagaimana plagioklas pada suhu yang rendah kaya akan sodium dibandingkan kristal yang terbentuk paling akhir.
Pada dasarnya reaksi Bowen mempunyai makna yang lebih luas, yaitu dapat dijadikan pedoman klasifikasi batuan beku secara mineralogi. Reaksi Bowen memberikan berbagai kemungkinan terbentuknya macam-macam himpunan mineral yang dapat dipergunakan sebagai dasar dalam klasifikasi batuan beku tanpa memperhitungkan tekstur batuan beku yang terbentuk. Urutan kristalisasi mineral dalam reaksi Bowen tidak semata-mata menunjukkan "successive crystalization" tetapi juga "overlapping". Dengan mendasarkan pada runtutan reaksi Bowen kita mendapatkan berbagai kemungkinan himpunan mineral dan kelompok batuan beku seperti yang tercantum pada (tabel 2)
Secara khusus di dalam himpunan mineral seperti tercantum pada tebel di atas ada terbentuk mineral lain ( tidak tertera dalam reaksi Bowen ) yang sangat khas untuk suatu kelompok seri atau seri batuan bersusun basa, intermediet dan asam yaitu mineral golongan felspatoid atau foid ( leusit, nefelin, dan sodalit ); mineral tersebut hadir karena larutan magma miskin silika atau kandungan SiO2 terlalu rendah untuk membentuk mineral felspar.
 |
| ( Gambar 1.3 ) Proses awal pembentukan mineral |
 |
| Tabel 2 ( Himpunan Mineralogi dalam hubungannya dengan komposisi batuan beku ) |
Pada saat magma mafik membeku, mineral yang pertama kali terbentuk pada kristalisasi adalah olivin, piroksin dan mineral plagioklas kalsium. Karena mineral-mineral ini kaya akan besi, magnesium dan kalsium, maka sisa magma suatu ketika akan mengalami kekurangan unsur-unsur tersebut. Di sisi lain unsur silikon, alumunium, potasium dan sodium membuat persentase magma lebih tinggi dari aslinya.
Apabila mineral yang terbentuk pertamar kali tetap berada di dalam magma, lebih tinggi dari aslinya. Apabila mineral yang terbentuk pertama kali tetap berada di dalam magma, maka mineral tersebut akan bereaksi dengan magma dan terleburkan. Sehingga, apabila mineral tersebut turun atau dengan kata lain terpisah dari magma, sisa-sisa magma akan berkomposisi intermediet bersamaan dengan turunnya temperatur; mineral ampibol dan plagioklas sodiu akan terkristalisasi. Apabila kristal ini terlepas dari magma, sisa magma tersebut akan enjadi felsik dan akhirnya mineral felspar potasium, mika, dan kuarsa akan terbentuk.
Mineral utama pembentukan batuan beku dan gunung api terbagi ke dalam empat kelompok utama adalah sebagai berikut :
Mineral Terang
Mineral utama pembentukan batuan beku dan gunung api terbagi ke dalam empat kelompok utama adalah sebagai berikut :
- Kelompok mineral mafik; kaya Mg-Fe, terdiri dari mineral olivin, piroksin amfibol, dan biotit.
- Kelompok mineral felsik; kaya Si, Al, dan alkali, merupakan mineral felspar jenis plagioklas terdiri dari anortit, bitownit, labradorit, andesin, oligoklas dan albit.
- Kelompok mineral sisa; terdiri dari alkali felspar, muskovit, dan kuarsa.
- Kelompok mineral felspatoid atau foid; miskin silika, terdiri dari leusit, nefelin dan sodalit.
Mineral Gelap
Kelompok mineral ini dikenal sebagai mineral feromagnesium, mineral mafik atau mineral Mg-Fe. Banyaknya unsur logam berat menyebabkan mineral menjadi berwarna gelap. Pada seri reaksi Bowen pertaa kali terbentuk mineal piroksin, amfibol dan terakhir adalah mineral biotit atau mika hitam. Mineral-mineral yang tergabung dalam kelompok ini disarikan pada tabel 2.2. Mineral mafik yang tersingkap di permukaan bumi akan cepat mengalami oksidasi dan hidrolisa yang akhirnya terbentuk mineral lempung dan metal oksidasi.
 |
| Tabel 2.2 (Pemerian mineralogi hasil kristalsiasi magma mafik yang menghasilkan mineral mafik |
Mineral Terang
Kelompok mineral ini dikenal sebagai mineral selisik atau mineral felsik. Banyaknya unsur logam ringan menyebabkan mineral menjadi berwarna lebih terang . Pada seri reaksi Bowen yang tergabung dalam deret mineral plagioklas pertama kali terbentuk adalah anortit, kemudian diikuti bitownit, labradorit, andesin, oligoklas dan albit. Jadi anortit berkomposisi paling basa atau dikenal plagiklas kaya unsur Ca ( calcic plagioclase ), sedangkan albit mempunyai komposisi paling asam atau dikenal plagiklas kaya unsur Na ( sodic plagiklase ), sedangkan albit mempunyai komposisi paling asam atau dikenal plagiklas kaya unsur Na ( sodic plagiclase ).
Alkali feldspar terbentuk setelah habisnya unsur Mg-Fe dan meningkatnya kandungan unsur K ( potasium ) dalam seri reaksi Bowen. Alkali felspar banyak mengandung unsur K sehingga sering disebut sebagai K-Felspar atau potassic felspar. Alkali felspar terdiri dari mineral ortoklas, mikrolin, anortoklas, dan sanidin.
Muskovit terbentuk setelah kristalisasi alkali felspar di dalam seri reaksi Bowen. Muskovit sering disebut sebagai mika putih dan mempunyai komposisi kimia sangat kompleks.
Kuarsa merupakan hasil kristalisasi paling akhir dalam reaksi Bowen dengan komposisi utama SiO2. Di dalam seri Bowen kuarsa disebut sebagai mineral paling stabil dan mempunyai sifat paling resisten terhadap proses pelapukan eksogenik.
Kelompok mineral felspatoid terdiri dari leusit, negelin, dan sodalit. Kelompok ini dapat terbentuk bilamana larutan magma miskin silika.
Mineral pembentuk batuan yang dikategorikan kedalam mineral-mineral bukan silikat atau non-silikat ( tanpa SiO2 ) sangat sedikit jumlahnya yaitu hanya 5 % yang menyusun kerak benua dibandingkan mineral silikat sebagai penyusun utama kerak bumi. Mineral-mineral ini dikelompokkan ke dalam kelompok oksida, kelompok karbonat, kelompok sulfat, kelompok sulfida, kelompok posfat, kelompok garam, dan kelompok lempung.
Kelompok mineral oksida terdiri dari kelompok mineral spinel, periklas ( MgO), kalsiterit ( SnO2 ), korundum, hematit, ilmenit, dan rutil. Kelompok spinel terbagi ke dalam spinel, kromit, dan magnetit. Mineral periklas banyak dijumpai pada batugamping kaya Mg atau dolomit, sedangkan kasiterit dan korondum terdapat di dalam batuan beku asam. Hematit dijumpai pada batuan sedimen bijih besi. Sementara ilmenit dijumpai pada batuan beku gabro dan batuan malihan.
Kelompok mineral karbonat mempunyai
ion utama ( CO3 )2+. Kelompok ini umum dijumpai pada
kalsit ( CaCo3), dolomit
(CaMg ( CO3)2), Magnesit (MgCO3),
siderit (FeCO3), dan aragonit ( CaCO3 ).
Kelompok mineral sulfat terdiri dari
barit ( BaSO4 ), celestin (SrSO4), gipsum ( CaSO4 2H2O), dan anhidrit ( CaSO4).
Barit dijumpai pada urat-urat batuan alterasi hidrotermal, sedangkan celestin
ditemukan pada batu gamping kaya Mg ( dolomit ). Sementara gipsum dan anhidit
terdapat pada batuan evaporit.
Kelompok mineral sulfida terdiri
dari pyrite ( FeS2), pyrhotite ( Fe2S8FeS ),
chalcopyrite ( CuFeS2), spelerite ( ZnS), dan galena ( PbS). Unsur
logam yang penting dalam kelompok ini adalah Cu, Zn, dan Pb.
Kelompok posfat terdiri dari apatit
( Ca5 (PO4)3 (OH,F,CI ), dan monasit ( (Ce,
La, Th ) PO4). Unsur penting dalam apatit adalah Ca dan P, sedangkan
pada monasit sebagai sumber Ce pada mineral ekonomi dan tanah jarang. Kelompok
ini banyak dijumpai pada batuan beku asam seperti granit, pegmatit, dan sienit.
Kelompok garam atau disebut halid
terdiri dari fluorit ( CuF2 ) dan halid ( NaCl ). Kelompok ini
banyak dijumpai pada batuan sedimen hasil penguapan atau evaporasi.
Kelompok lempung terdiri dari mineral kaolanit, ilit, dan monmorillonit dengan penyusun utama unsur Si, Al, dan air.
Referensi ( Petrologi batuan beku dan gunung api, UNPAD )
Referensi ( Petrologi batuan beku dan gunung api, UNPAD )
Tidak ada komentar:
Posting Komentar