Fasies Batugamping
terangkat ke permukaan. Iklim juga memegang peranan penting dalam proses diagenesa. Pada iklim kering, sementasi di lingkungan air tawar kemungkinan akan terbatas dari porositas primer akan terawetkan. Sebaliknya pada iklim lembab, umumnya hanya sedikit sekali porositas primer yang terhindar dari proses sementasi, tetapi porositas sekunder seperti moldic dan vug berkembang secara signifikan. Proses diagenesa tidak hanya dapat mengubah mineral-mineral karbonat tersebut, tetapi juga dapat mengubah tekstur pengendapan batuan karbonat (seperti butiran karbonat, micrite, semen).
4.4.1 Proses dan Produk Diagenesa Dalam diagenesa batuan karbonat terdapat enam proses utama yang meliputi: pelarutan, sementasi, neomorfisme, dolomitisasi, mikritisasi mikrobial dan kompaksi. Faktor-faktor yang berpengaruh dalam hal ini adalah tekanan, temperatur, stabilitas mineral, kondisi kesetimbangan, rate of water influx, waktu dan kontrol struktur (Tucker & Wright, 1990 dalam Boggs, 1992). Di antara proses-proses diagenesa tersebut terdapat tiga proses diagenesa utama, yaitu pelarutan (dissolution) (foto IV.7), sementasi dan penggantian (replacement). Masing-masing dicirikan oleh kenampakan yang berbeda-beda yang menggambarkan kondisi pembentukan batuan karbonat. Proses diagenesa yang teramati berdasarkan pengamatan dan analisa petrografi pada sayatan tipis conto batuan meliputi : ¾ Proses Mikritisasi Mikrobial Proses ini terjadi di lingkungan marine, aktivitas pemboran (boring) dapat dilakukan oleh organisme seperti endolithic fungi, bakteri dan ganggang hijau atau mungkin ganggang merah. Butiran skeletal dibor di sekitar batas skeletal dan lubang yang terbentuk diisi dengan sedimen berbutir halus atau semen. Pemboran (boring) butiran karbonat ini paling intensif terjadi di laut dangkal daerah tropis.
51
Fasies Batugamping
Kegiatan organisme tersebut menghasilkan micrite envelope, yaitu mikrit yang mengelilingi cangkang. Apabila kegiatan organisme tersebut sangat aktif, maka akan menghasilkan cangkang yang sepenuhnya termikritisasi. Proses mikritisasi butiran ditunjukan dengan adanya proses penggantian sejumlah butiran kerangka oleh mikrit yang berwarna coklat keruh yang melapisi butiran (Gambar 4.5). Mikritisasi merupakan proses yang penting dalam lingkungan stagnant marine phreatic zone dan active marine phreatic zone (Longman, 1980 dalam Koesoemadinata, 1987).
Gambar 4.5 Proses mikritisasi mikrobial
52
Fasies Batugamping
¾ Proses Pelarutan Proses pelarutan memerlukan jumlah volume air yang kelewat jenuh dalam jumlah banyak dan dipengaruhi oleh selektivitas terhadap matriks, bentuk butir, ukuran butir serta sifat kerangka. Tingkatan mudahnya larut mineral-mineral karbonat merupakan fungsi dari mineralogi dan kandungan ion Mg. Urut-urutan Mineral karbonat yang paling mudah larut adalah Very high-Mg Calcite, aragonit, Mg Calcite, Low Mg Calcite dan dolomit. Tingkat kelarutan (Solubilities) dari mineral-mineral tersebut merupakan fungsi dari temperatur dan tekanan (water depth). Kelarutan (Solubilities) menurun dengan meningkatnya temperatur, dan kelarutan meningkat dengan meningkatnya tekanan air laut. Proses pelarutan pada batuan karbonat dapat membentuk porositas sekunder seperti porositas moldic dan vuggy (Gambar 4.6). Proses pelarutan dapat terjadi pada lingkungan freshwater vadose maupun freshwater phreatic (Longman, 1980 dalam Koesoemadinata, 1987).
(b)
(a)
Gambar 4.6 Proses Pelarutan dapat membentuk porositas vuggy (a) dan moldic (b) 53
Fasies Batugamping
¾ Proses Sementasi Proses sementasi dalam sedimen karbonat merupakan proses diagenesa utama dan terjadi ketika pore-fluid supersaturated terhadap fase semen dan tidak ada faktor kinetik yang menghalangi presipitasi semen. Proses ini memerlukan sirkulasi air tawar ataupun air laut yang besar sekali. Dalam air yang stagnant hampir tidak/sedikit sekali terjadi sementasi (Koesoemadinata, 1987). Mineralogi dan fabric semen yang berbeda-beda tergantung pada komposisi pore-fluid, kecepatan supply karbonat dan kecepatan presipitasi, yang dapat menunjukan lingkungan diagenesa yang berbeda pula (gambar 4.7).
Gambar 4.7 Beberapa tipe semen pada batuan karbonat (dalam Boggs, 1992)
54
Fasies Batugamping
Berdasarkan analisa petrografi, tipe tipe semen yang teramati berupa granular/equant, bladed dan fibrous cement (gambar 4.8).
Granular Bladed
Fibrous
Gambar 4.8 Beberapa tipe semen karbonat yang teramati pada sayatan petrografi
¾ Proses Neomorfisme Proses Neomorfisme (Folk, 1965 dalam Boggs, 1992) terdiri dari inverse, rekristalisasi dan coalescive neomorphism (aggrading/degrading neomorphism). Inversi adalah perubahan satu mineral ke polymorph, misalnya polymorphic transformation aragonite menjadi calcite, alterasi Mg calcite menjadi calcite. Sedangkan rekristalisasi adalah perubahan dalam ukuran kristal tanpa perubahan dalam mineraloginya, misalnya membesar/mengecilnya ukuran kristal kalsit atau penggantian (replacement) kristal kalsit berukuran kecil oleh kristal kalsit berukuran lebih besar. 55
Fasies Batugamping
Neomorfisme pada batuan karbonat umumnya adalah tipe aggrading (agradasi) yaitu kumpulan proses yang menghasilkan butiran spar yang lebih besar. Proses neomorfisme menyebabkan matrik (mikrit) telah terubah menjadi mikrospar pada sebagian besar conto batuan. Proses ini dapat terjadi pada awal pemendaman freshwater phreatic dan deep burial. Berdasarkan analisa petrografi, neomorfisme yang terjadi di daerah penelitian adalah rekristalisasi yang terutama terjadi pada awal pemendaman meteoric phreatic.
¾ Proses Dolomitisasi Dolomitisasi merupakan proses penggantian mineral kalsit menjadi dolomit yang disebabkan oleh meningkatnya kadar Mg dalam batuan karbonat. Faktor-faktor yang mempercepat presipitasi dolomit adalah besarnya rasio Mg/Ca pada mineral, besarnya kandungan CO2, tingginya temperatur dan pH, rendahnya kandungan sulfat, rendahnya kadar salinitas serta pengaruh material organik. Proses dolomitisasi bisa berupa replacement melalui proses presipitasi atau berupa sementasi, yang dapat terjadi pada lingkungan mixing zone dan deep burial.
¾ Proses Kompaksi Proses kompaksi terdiri dari kompaksi mekanik dan kimia, yang terjadi pada lingkungan deep burial setelah batuan terendapkan. Kompaksi mekanik terjadi ketika sedimen karbonat terkubur (buried) di bawah overburden yg meningkat sehingga terjadi grain fracture dan penurunan porositas oleh closer packing, akhirnya butiran mulai larut pada point contact menghasilkan kontak suture dan concave-convex. Kompaksi kimia menghasilkan stylolite dan wispy seam. Kompaksi kimia mulai terjadi setelah kompaksi mekanik membentuk stable grain framework, sehingga load atau tectonic stress dapat diteruskan dari butiran ke butiran. Tektonik stress juga dapat menghasilkan pressure dissolution, fracture ekstensional dan compressional.
56
Fasies Batugamping
4.4.2 Lingkungan Diagenesa batuan Karbonat Diagenesa dapat terjadi di : Di bawah air laut (submarine) Di bawah udara (subaerial/vadose atau air tanah dangkal) Di bawah permukaan/tanah (subsurface).
Lingkungan diagenesa merupakan daerah dimana pola diagenesa yang sama muncul, lingkungan diagenesa ini dapat saja tidak ada kaitannya dengan lingkungan pengendapan dan dapat berubah sepanjang waktu. Mempelajari produk-produk diagenesa yang hadir pada lingkungan tertentu merupakan kunci penting untuk memprediksi kecenderungan porositas pada batuan karbonat. Dari segi lingkungan airnya, Longman (1980) membagi menjadi empat lingkungan diagenesa, yakni : Zona Marine Phreatic Zona Mixing Zona Freshwater Phreatic Zona Vadose
Gambar 4.9 Model lingkungan diagenesa Longman (1981 dalam Koesoemadinata, 1987) 57
Fasies Batugamping
Zona Marine Phreatic Sedimen berada pada lingkungan marine phreatic bila semua rongga porinya terisi oleh air laut yang normal. Umumnya batuan karbonat diendapkan dan memulai sejarah diagenesanya pada lingkungan marine phreatic. Lingkungan ini dapat dibagi menjadi dua, yaitu: Lingkungan yang berhubungan dengan sirkulasi air sedikit, dicirikan oleh kehadiran mikritisasi dan sementasi setempat. Lingkungan kedua berupa lingkungan yang berhubungan dengan sirkulasi air yang baik dimana tingkat sementasi intergranular dan mengisi rongga lebih intensif. Semen aragonit berserabut dan Mg Kalsit merupakan ciri lain dari lingkungan ini Keberadaan lingkungan ini didukung oleh terdapatnya proses mikritisasi mikrobial dan semen mikrit yang jejaknya banyak dijumpai pada conto sayatan tipis (Gambar 4.5). Zona Mixing Zona mixing merupakan percampuran lingkungan freshwater phreatic dan freshwater vadose, jalur ini agak sempit, tidak permanen, adanya air payau dan bersifat diam. Seluruh rongga yang semula terisi air laut akan mulai tergantikan oleh air tawar. Dolomitisasi merupakan salah satu penciri lingkungan ini jika salinitas air sekitarnya rendah. Jika salinitasnya tinggi akan terbentuk Mg kalsit yang menjarum. Zona Freshwater Phreatic Zona ini terletak di bawah zona vadose dan zona mixing. Semua ruang pori batuan diisi air meteorik yang mengandung material karbonat hasil pelarutan dengan kadar yang bervariasi. Lingkungan ini dicirikan oleh proses pencucian, neomorfisme butir yang diikuti atau tanpa diikuti sementasi kalsit secara intensif. (Gambar 4.8). Ukuran semen kristal kalsit pada zona ini cenderung lebih besar daripada zona vodose. Tipe-tipe semen kalsit yang terjadi pada zona ini umumnya berupa semen isopachous, blocky dan syntaxial overgrowth pada echinoderm. Proses neomorfisme menyebabkan mikrit telah berubah menjadi mikrospar dan pseudospar pada seluruh conto batuan. Proses neomorfisme juga menyebabkan aragonite dan Mg calcite 58
Fasies Batugamping
terubah menjadi kalsit (berubah dalam bentuk dan ukuran kristal). Zona ini dibagi ke dalam : 9 Zona dibawah kejenuhan (Undersaturated Zone) Pada zona ini terjadi pelarutan dan pembentukan porositas cetakan (moldic) dan gerowong-gerowong (vuggy). 9 Zona Jenuh aktif (Active Saturated Zone) Pada zona ini terjadi dua proses, yaitu: neomorfisme butir yaitu pelarutan aragonit dan pengendapan kalsit. Tipe semen yang terbentuk adalah equant mosaic cement. Proses kedua adalah sementasi antar butir yaitu pengisian rongga oleh sparry calcite. 9 Zona Air tawar diam (Stagnant Freshwater Phreatic Zone) Pada zona ini, sangat sedikit terjadi perubahan diagenesa. Porositas primer terawetkan Tekstur aragonit yang telah berubah menjadi kalsit juga terawetkan. Zona Vadose Zona Vadose terletak di bawah permukaan dan di atas muka air tanah yang menyebabkan rongga pada batuan terisi oleh udara dan air meteorik. Proses utama yang terjadi di lingkungan ini berupa pelarutan yang menghasilkan porositas sekunder vuggy dan saturasi yang membentuk semen pendant dan meniskus akibat air yang jenuh kalsit maupun penguapan CO2. Pada pengamatan megaskopis ditunjukan oleh tingkat pengapuran (chalky appearance) pada batuan inti. Kecenderungan tinggi rendahnya pengapuran menunjukan tingkat resistensi batuan terhadap pelarutan.
4.4.3 Resume Proses Diagenesa Berdasarkan analisa petrografi dan dihubungkan dengan lingkungan diagenesa, maka dapat disarikan urutan proses diagenesa yang telah berlangsung pada batuan karbonat daerah penelitian, yaitu sebagai berikut: Diagenesis pertama terjadi dalam lingkungan marine phreatic, yang ditandai oleh proses mikritisasi mikrobial dengan terbentuknya semen kalsit bertipe micritic dan fibrous. 59
Fasies Batugamping
Diagenesis kedua terjadi dalam lingkungan zona vadose, yang ditandai oleh pelarutan yang luas pada aragonite, Mg calcite dan calcite yang membentuk porositas vug, moldic, dan tingkat pengapuran (chalky appearance). Diagenesis ketiga terjadi dalam lingkungan fresh water phreatic, yang ditandai oleh pelarutan butiran, matriks dan semen yang membentuk porositas vuggy dan moldic; pelarutan pada cangkang fosil dan koral yang kemudian diisi oleh sparry calcite; proses sementasi yang membentuk semen kalsit bertipe isopachous, blocky dan syntaxial overgrowth pada echinoderm; proses neomorfisme mikrit menjadi microspar; dan proses dedolomitisasi yang dapat dikenali dari kenampakan bentuk kristal dolomit rombohedral yang ditempati oleh kalsit (pseudomorf) atau kristal kalsit dengan replacement fabric berisi inklusi relic dolomite .
4.5 Perkembangan Porositas Porositas batuan karbonat secara umum dapat dibagi menjadi dua yaitu porositas primer dan sekunder. Porositas primer dapat terbentuk pada saat sedimentasi berlangsung (syn-sedimentary), sedangkan porositas sekunder terbentuk setelah batuan karbonat terbentuk (post-sedimentary) yang diakibatkan oleh proses diagenesa maupun proses tektonik. Choquette & Pray (1970) membagi porositas batuan karbonat ke dalam tiga tipe porositas (Gambar 4.9) yaitu fabric selective (jika terdapat hubungan antara porositas dengan dengan komponen fabric yang meliputi komponen butiran primer seperti ooid, bioclast, dan komponen diagenesa seperti semen kalsit, dolomit), not fabric selective (jika tidak terdapat hubungan antara porositas dengan dengan komponen fabric) dan fabric selective or not (tidak termasuk fabric selective dan not fabric selective).
60
Fasies Batugamping
Gambar 4.10 Tipe-tipe porositas batuan karbonat (Choquette & Pray, 1970)
Berdasarkan hasil analisa petrografi, porositas batuan karbonat Formasi Tendeh Hantu pada daerah penelitian dapat dibagi menjadi 2 tipe porositas sebagai berikut : •
Fabric selective, umumnya porositas interparticle (0-10%) dan moldic (0-4%)
•
Not fabric selective, umumnya porositas vug (0-13%) dan channel (0-2%)
Pada umumnya, porositas batuan karbonat Formasi Tendeh Hantu yang teramati berupa porositas sekunder yang terutama dikontrol oleh proses diagenesa, sedangkan porositas primer umumnya sudah tidak teramati karena sudah diubah/dirusak oleh proses diagenesa seperti sementasi, kompaksi, dolomitisasi dan pelarutan.
61
