BAB IV FASIES BATUGAMPING FORMASI CIMAPAG 4.1 Teori Dasar Batuan karbonat merupakan batuan yang komponen penyusunan mineralnya berupa mineral karbonat. Pembentukan mineral karbonat ditentukan oleh beberapa faktor yang dikontrol oleh reaksi kimia pembentukan batuan karbonat, yaitu tekanan, pH, tempratur, dan peranan oragnisme. Reaksi kimia pembentukan mineral karbonat adalah sebagai berikut:
CO2 + H2O H2CO3 H+ + CO32CaCO3
H2CO3
.........(i)
H+ + HCO3-
.........(ii)
HCO3-
.........(iii)
Ca2+ + CO32-
.........(iv)
CO2 + H2O + CaCO3
Ca2+ + 2HCO3-
.........(v)
Peningkatan konsentrasi CO2 akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah kanan dan mennyebabkan pelarutan kalsium karbonat. Peningkatan CO2 dapat disebabkan oleh bertambahnya kedalaman, input air meteorik atau penambahan CO2 dari hasil penguraian material organik. Sebaliknya, penurunan konsentrasi CO2 akan menyebabkan reaksi bergeser ke arah kiri dan terjadi pengendapan karbonat. Proses ini didukung oleh beberapa faktor yaitu proses evaporasi, peningkatan temperatur air laut oleh pemanasan matahari, dan pengikatan CO2 oleh organisme melalui proses fotosintesis. influks dari air sangat jenuh menuju ke area dengan CaCO3 yang tinggi atau hadirnya katalisator, marine upwelling dari area tekanan tinggi ke area tekanan rendah, percampuran air dengan kandungan CO3 yang tinggi dan Ca++ yang rendah dengan air laut, proses organik di dalam larutan, bakteri pembusuk yang menghasilkan amonia, meningkatnya pH dan peningkatan konsentrasi karbonat, dan penghilangan CO2 melalui fotosintesis. Proses fotosintesis terjadi melalui proses metabolisme dari flora mikroplankton, khususnya di daerah yang hangat dan beragitasi, dan mungkin memiliki peranan yang 50
penting. Hal tersebut dapat memproduksi karbonat organik yang sangat berhubungan dengan kontrol kedalaman terhadap kecepatan produksi karbonat. Pada gambar 4.1 dapat dilihat bahwa jumlah pengendapan karbonat merupakan fungsi kedalaman, dan hubungan ini tidak linier, dimana terlihat permulaan hadirnya dominan alga yang memproduksi CaCO3 terdapat pada kedalaman yang dangkal, kemudian pada kedalaman berikutnya ganggang merah berhenti berkembang.
Gambar 4.1 Distribusi kedalaman sedimentasi karbonat
Pada gambar diperlihatkan bahwa jumlah pengendapan karbonat merupakan fungsi kedalaman, dan hubungan ini tidak linier dikarenakan pada kedalaman tetentu ganggang hijau tidak dapat lagi berkembang, kemudian pada kedalaman berikutnya ganggang merah berhenti berkembang, sedangkan pada kedalaman besar maka pelarutan yang disebabkan penambahan tekanan parsial CO2 terjadi. Tidak hanya kedalaman, tetapi kekeruhan (turbidity) juga menyebabkan pengendapan partikel lanau dan lempung yang sangat mempengaruhi produksi CaCO3. Kekeruhan dapat menyebabkan mengurangi intensitas cahaya untuk fotosintesis dan menghambat pertumbuhan calcareous algae.
Dua proses lainnya yang cukup mempengaruhi adalah agitasi dan
evaporasi. Faktor-faktor di atas yang menyebabkan pembentukan CaCO3 perlu dilihat sebagai satu kesatuan sistem yang digabungkan dengan proses alami spesial yang terjadi. Berbagai macam proses sedimentologi yang bekerja dapat mengubah produk yang telah dihasilkan dari sistem ini. Jadi tipe dari organisme yang hadir, fluktuasi muka air laut, kecepatan subsidence, faktor hidrografi, dan iklim, turut serta dalam memproduksi karbonat sehingga menghasilkan berbagai jenis batugamping dan dolomit yang terekam dalam batuan. 51
4.1.1 Lingkungan Pengendapan Batuan Karbonat Batuan karbonat memiliki syarat tertentu untuk dapat hidup dan bertumbuh dengan baik yaitu (lihat gambar 4.2) : 1) Iklim yang hangat, tidak terlalu panas mapun dingin (25-29⁰), biasanya pada daerah tropis 2) Laut dangkal, dalam artian sinar matahari masih dapat menembus dan tempratur yang tidak terlalu dingin. Sinar matahari diperlukan untuk dapat melakukan fotosintesis 3) Kekeruhan air, kondisi yang diperlukan adalah kondisi air yang jernih dan sedikit influks berupa material sedimen klastik 4) Nutrisi yang cukup untuk mendukung kehidupan dan pertumbuhan organisme 5) Salinitas, kadar yang sesuai adalah 400/00 6) Aktifitas tektonik, kondisi tektonik haruslah berupa kondisi tektonik yang stabil dan merupakan kontrol dari pada suplai sedimen yang masuk ke dalam laut (kejernihan air laut)
Gambar 4.2 Gambar lingkungan pengendapan karbonat dan faktor pendukungnya ((James & Bourqe, 1992)
52
4.1.2 Fasies Batuan Karabonat Fasies adalah karakter tubuh batuan berdasarkan kombinasi litologi, struktur fisik, atau biologi yang mempengaruhi aspek pembedaan tubuh batuan satu dengan lainnya (Sandi Stratigrafi Indonesia, 1996), sedangkan menurut Tucker dan Wright, 1990, fasies didefinisikan sebagai suatu satuan khusus dari atribut sedimen; karakteristik litologi, tekstur, rangkaian struktur sedimen, kandungan fosil, warna, dan yang lainnya. Salah satu kalsifikasi batugamping didasarkan atas dominasi kandungan lumpur karbonat (matriks) dan komponen butiran (grain), ukuran butir, dan juga berdasarkan atas jenis organisme yang menyusun batuan karbonat tersebut (Dunham, 1962 dan Embry dan Klovan, 1971 op. cit. Wilson, 1975, lihat gambar 4.3). Pembagian fasies ini selanjutnya diharapkan dapat mengarah pada lingkungan atau zonasi mikrofasies dari batuan karbonat. Zonasi ini didasarkan atas tekstur (Wilson, 1975, lihat gambar 4.4) dan juga fosil penciri dari suatu zonasi (contoh: berdasarkan kandungan fosil foraminifera besar (Carozzi et al., 1976), lihat gambar 4.5).
Gambar 4.3 Klasifikasi batuan karbonat menurut tekstur pengendapan (modifikasi Dunham, 1962 dan Embry dan Klovan, 1971 op. cit. Wilson, 1975)
53
Basin
Open sea shelf
Deep shelf margin
Foreslope
Organic build up
Winnowed edge sands
Shelf lagoon open circulation
Restriched circulation shelf and tidal flat
Evaporites on sabkha-salinas
1
2
3
4
5
6
7
8
9
FACIES PROFILE
Wide belts
Giant talus blocks. Infilled large cavities. Downslope mounds
Downslope mounds. Reef knoll. Boundstone patches fringging and barrier framework reef. Spur and groove
Island. Dunes. Barrier bars. Passes and channels
Tidal deltas. Lagoonal ponds. Typical shelf mounds. Columnar algal mats. Channels and tidal bars of lime sand
Tidal flats. Channels. Natural leeve. Ponds. Algal mats belts
Anhidryte domes. Tepee structures. Laminated crusts of gypsum. Salinas. sabkha
2 Microbioclatic calcisilt 3 Pelagic micrite 4 Bioclastic-lithoclastic microbreccia
4 Bioclastic-lithoclastic microbreccia
7 Bundstone 11 Coated, worn, bioclastic grainstone 12 Coquina (shell hash)
11 Coated, worn, bioclastic grainstone 12 Coquina (shell hash) 13 Onkoidal bioklastikgrainstone 14 Lag breccia 15 Oolite
8 Whole shell in micrit 9 Bioclastic wackestone 10 Coated grain in micrite 16 Pelsparite 17 Grapestone onkoid in micrite 18 Foram, dasycladacean grainstone
16, 17, 18 19 Fanestralpeloidal laminate micrite 24 Rudstone in channels 21 Spongiostrome micrite 23 Non laminate pure micrite 22 Onkoidal micrite
20 Stromatolitic micrite 23 Non laminate pure micrite
Irregulary laminated dolomite and anhydrite, may grade to re beds
Lithoclastic conglomerate
5 Bioclastic grainstonepackestone Floatstone 6 Reef rudstone
Lithoclastic conglomerate
5 Bioclastic grainstone packestone Floatstone
Nodular-pearl enterolithic anhydrite Selenite blades in micrite
6 Reef rudstone
Very fossiliferous limestone interbedded with marls, well segregated beds
Fine grain limestone, cherty in some case
Variable depending on water energy upslope; sedimentary breccia and lime sand
Massive limestonedolomite
Calcarenitr-oolite limesand or dolomite
Variable carbonate and clastic
Generally dolomite and dolomitic limestone
Lime mustone; fine calcilutites
Bioclastic and whole fossil wackestone; some calcilutites
Mostly lime mudstone with some calcilutites
Lime silt and bioclastic wackestonepackestone; lithoclast of varying sizes
Boundstone and pockets of grainstone; packstone
Grainstone well sorted; rounded
Great variety of textures; grainstone to wackestone
Clotted, pelleted mudstone and grainstone, laminated mudstone, coarse litholclastic wackestone in channels
Dark brown, black, red
Gray, green, red, brown
Dark to light
Dark to light
Light
Light
Dark to light
Light
GRAIN TYPE AND DEPOSITIONAL TEXTURE
Dark shale or silt, thin limestone (starved basin); evaporite full with salt
LITHOLOGY
Debris flows and turbidites in fine laminate strata. Mounds on toe of slope
STANDART MICROFACIES
Radolarite shale
2 Microbioclatic calcisilt 8 Whole shells in micrite 9 Bioclastic wackestone 10 Coated grains in micrite
Wide belts 2ND ORDER SEDIMENTARY BODIES
1 Spiculite 2 Microbioclastic calcisilt 3 Pelagic micrit
Very narrow belts
Red, yellow, brown
COLOR
Gambar 4.4 Standar mikrofasies berdasarkan Wilson (1975) dan Flugel (1982) 54
Berikut adalah deskripsi dari masing masing fasies menurut tekstur pengendapan (gambar 4.4): Mudstone : Fasies yang mempunyai komposisi penyusun berupa lumpur karbonat yang sangat dominan dengan komposisi butiran <10% Wackestone: Fasies yang memiliki komposisi penyusun berupa butiran dengan ukuran>2mm sebesar > 10% Packestone : Fasies yang memiliki komposisi penyusun yang didukung oleh dominasi butiran dengan komposisi butiran >15% Grainstone : Fasies dengan karakteristik berupa sangat sedikitnya kehadiran lumpur karbonat dan kehadiran butiran yang mendominasi Floatstone : Fasies ini memiliki karakteristik butiran berupa fragmen organik (>10%) dengan ukuran >2mm yang seakan akan mengambang dalam massadasar berupa lumpur karbonat (didukung oleh matriks/mudsupported) Rudstone:Fasies yang memiliki karakteritik berupa dominasi fragmen yang berukuran >2mm (didukung oleh butiran/grainsupported) sebesar >10%. Butiran ini merupakan hasil dari pada pengendapan maerial sedmien hasil transportasi dari tempat lain. Baflestone : Fasies yang tersusun atas kerangka organik yang tumbuh (koral) dalam keadaaan vertikal tegak/berdiri dan dikelilingi oleh lumpur karbonat, yang mengisi rongga dalam tubuh kerangka organik tersebut. Bindstone: Fasies dengan karakteristik material penyusunnya organisme berbentuk tabular-laminar yang mengalami pengikatan oleh kerak-kerak lapisan (encrusting) dari lumpur karbonat. Framestone; Fasies ini memiliki karakteristik hampir seluruhnya terdiri dari kerangka organik seperti koral, alga dan lainnya. Sedangkan komposisi matriksnya kurang dari 10%, antar kerangka tersebut biasanya terisi oleh “sparry calcite”.
55
Gambar 4.5 Pembagian lingkungan fasies berdasarkan kandungan foraminifera besar (Carozzi et al., 1976) 56
4.2 Fasies Batugamping Daerah Penelitian Pengambilan data fasies berupa sampel dilakukan di 6 lokasi yang berbeda. Kesulitan dalam pengambilan data di lapangan adalah kondisi singkapan yang tidak segar. Sampel batuan ini kemudian dianalisa melalui pengamatan secara petrografis. Pengamatan petrografis menghasilkan data tekstur yang selanjutnya dikategorikan menjadi suatu jenis fasies tertentu (menurut modifikasi Dunham, 1962 dan Embry dan Klovan, 1971 op. cit. Wilson, 1975, lihat gambar 4.3). Berdasarkan hasil pengamatan petrografis didapat hasil berupa asosiasi fasies (lihat lampiran F-4 dan F-5, peta persebaran mikrofasies dan peta mikro fasies ) sebagai berikut : 1. Mikrofasies Koral Packstone-Grainstone 2. Mikroasies Alga- Foraminifera Mudstone-Wackestone 4.2.1 Mikrofasies Koral Packstone-Grainstone
A
B
T
C
Foto 4.1 Singkapan batugamping packstone-grainstone, terlihat adanya perlapisan batuan dengan kemiringan berarah kearah selatan (A,B,C). A. Batugamping berlapis di aliran S.Lebak Koneng (tempat pengambilan sampel PR 1.1, difoto dari S.Lebak Koneng ke arah timur), B dan C merupakan tempat pengambilan sampel D34 D, terlihat adanya sisipan berupa batupasir sangat halus, terdapat di aliran S.Lebak Koneng selatan (lihat gambar c, anak panah oranye)
57
Kenampakan di lapangan dari fasies ini berupa singkapan batugamping bioklastik berwarna putih keabuan, agak lapuk-segar, menunjukkan adanya kemiringan lapisan dengan kedudukan N 86ºE/46º (lihat foto 4.1), ditemukan adanya sisipan berupa batupasir sangat halus yang kaya akan pecahan moluska (lihat foto 4.1 C). Sampel batugamping yang didapat berupa batugamping bioklastik, putih keabuan, kemas tertutup, porositas buruk, permeabilitas buruk, terdiri atas head koral,fragmen berupa fosil moluska, foraminifera besar, cangkang fosil lain yang tak teridentifikasi (foto 4.2). Mikrofasies ini tersingkap cukup baik di daerah Lebak Koneng (PR 1.1, lihat lampiran F-2, peta lintasan).
A
S
C
B U
S
C
D
Foto 4.2 Sampel batugamping packstone-grainstone di daerah Lebak Koneng, terlihat adanya pecahan fosil moluska (A, anak panah oranye), pecahan koral (B, anak panah oranye), head coral (C), platy coral (D) 58
Pengamatan sampel melalui pengamatan petrografis pada sampel PR 1.1 didapat batugamping packstone-grainstone, klastik, terpilah buruk, kemas terbuka, disusun oleh butiran (50%), terdiri dari fragmen fosil berupa koral, alga, foraminifera plankton, pecahan moluska, dan pecahan mineral kuarsa dan opak dengan ukuran 0.1mm-2.5mm, berbentuk menyudut tanggung-membundar tanggung, porositas berupa interpartikel, vein dan moldic (lihat foto 4.3), terlihat adanya pelarutan dan penggantian komposisi penyusunan awal butiran (lihat c3-a5, pada foto 4.3). Pemilahan buruk menunjukkan sifat dari pada energi pengendapan yang sedang-tinggi dan kehadiran detritus mineral berupa kuarsa diperkirakan bahwa pertumbuhan dari batugamping ini mendapat pengaruh suplai sedimen dari daratan.
// - Nikol 1 mm
P1
X - Nikol 1mm
Foto 4.3 Sayatan sampel PR 1.1, merupakan sayatan batugamping packstone-grainstone, nampak pecahan moluska (d5,d6), koral (c3-c5,e5,a6-d7), foraminifera besar (b3,e4), detritus kuarsa (a4,e2), dan matriks berupa mikrit dan spar (a1-e2), berwarna kecoklatan dengan ukuran lebih halus dari pada butiran disekitarnya 59
Dominasi koral juga didapat pada sayatan D4. Pada sayatan D4, didapat sayatan packstone, Sayatan dengan kode D 4, sayatan batugamping packstone, klastik, terpilah buruk, kemas terbuka, disusun oleh butiran terdiri dari fragmen fosil berupa koral, alga, pecahan moluska, dan mineral opak, dengan ukuran 0.15mm-2.5mm berbentuk menyudut tanggung-membundar tanggung, matriks berupa mikrit dan spar, semen spari kalsit dan mikrospar, dan porositas berupa interpartikel, intrapartikel dan moldic. Pemilahan buruk menunjukkan sifat dari pada energi pengendapan yang sedang-tinggi (dibawah normal wave base).
// - Nikol 1 mm
P1
X - Nikol 1mm
Foto 4.4 Sayatan sampel D4, merupakan batugamping packstone, tersusun atas pecahan koral (berulir, menjadi dasar dari kumpulan pecahan fosil, a1-c2), rugose koral (b6b7), pecahan moluska (d4-d5, b4-b5, b6-7, d3-d4), foraminifera besar (b8), alga (berupa pecahan :c1,b6, memanjang: b5-c7,b5-b6). Nampak bahwa komponen fosil mulai tersemenkan oleh spari kalsit (a1-c2, a3-b3, b5-c7), begitu juga matriks yang mengikat antar butir mulai tergantikan oleh semen spari kalsit dan mikrospar (e6-e7,d6,d1-e3) 60
