MATERI INI BERDASAR PELATIHAN PETROLOGI
SESI -3 BATUAN METAMORF Prof . Emmy Suparka
2015
Metamorfisme berarti PERUBAHAN 1. Perubahan dalam kondisi menyebabkan perubahan mineralogy dan tekstur batuan. 2. Mengapa berubah? …karena mineral-mineral yang stabil pada kondisi yang lama tidak lagi stabil pada kondisi yang baru. 3. Metamorfisme merupakan proses perubahan yang terjadi pada kondisi padat; terjadi pada kondisi transisi antara diagenesis (batas bawah) dan peleburan (melting) sebagai batas atas. Padat - tidak melebur Batas bawah 1500-2000C ; batas atas 8000 C
AGENT OF CHANGE ? 1. T (Temperatur) dan P (Tekanan) 2. Temperatur dan Tekanan di dalam bumi 3. Kecepatan kenaikan temperature di dalam bumi disebut Gradien geothermal
4. Gradien geothermal bervariasi / berbeda untuk setiap tatanan tektonik
• Batuan metamorf adalah batuan yang terbentuk akibat perubahan kondisi P (tekanan), T (temperatur) atau keduanya • pada kondisi isokimia
TIPE METAMORFISME 1.Metamorfisme kontak akibat pemanasan intrusi batuan beku (magma) • sekitar intrusi • tidak ada preffer orientation • hornfelsic ----hornfels
2.Metamorfisme regional a).Orogenik: sekala luas; pembentukan pegunungan dan daerah perisai hasil proses tektonik. - sangat luas (regional) - batuan berfoliasi dan tidak berfoliasi (granoblastik) b) Metamorfisme beban (burial ; post diagenetic) ; perubahan progresif yang di alami batuan sedimen selama pembebanan.
3. Metamorfisme lantai samudera (ocean floor
metamorphism )
4. Metamorfisme dinamik ( P stress/high strain) sepanjang lajur sesar
5. Shock metamorphism akibat jatuhnya meteorit - mineral high P/T di permukaan bumi.
METAMORFISME KONTAK (TERMAL)
Non foliasi Hornfelsik Cakupan wilayah 1-10km
METAMORFISME KATAKLASTIK / DINAMO DI LAJUR SESAR
SINGKAPAN MEMPERLIHATKAN GEJALA MILONITISASI
METAMORFISME REGIONAL (METAMORFISME DINAMO-TERMAL)
- Regional - Faktor/agent yang berperan : P dan T - Hasil : batuan berfoliasi dan tidak berfoliasi
SEKIS
GENES AUGEN
SEKIS BIRU
EKLOGIT (Soesilo, 2012)
1. BATUAN METAMORF - BERFOLIASI Slate/batusabak:
• kilap : dull /buram; • batuan berukuran halus; belahan paralel, ditandai oleh pertumbuhan mika akibat tekanan regional.
Phyllite / filit:
• Mengkilat (kilap sutera/ silky sheen) • Ukuran sangat halus, • Terdiri dari mineral phyllosilicates (mika)
batusabak FILIT
Schist / Sekis
orientasi mineral / agregat mineral berukuran halus – sedang hasil proses metamorfisme; kenampakan planar, biasanya banyak mengandung mika.
Gneiss / Genes
Banded rock : perselingan antara perlapisan mineral warna gelap dan terang akibat segregasi metamorfisme. Orthogneiss: berasal dari batuan beku Paragneiss: berasal dari batuan sedimen GENES
GENES AUGEN
2. BATUAN METAMORF - TAK BERFOLIASI Granoblastik : terdiri dari mineral granoblas / granular;unequant Hornfelsik : equant, no preferred orientation
hornfels marmer
kuarsit
granit
AMFIBOLIT
EKLOGIT
BEBERAPA CONTOH BATUAN METAMORF (1) Marmer: - komposisi kalsit atau dolomit; - protolit batugamping atau dolostone. Kuarsit : - komposisi dominan kuarsa; - protolit : batupasir.
Greenschist/Greenstone : -
derajat rendah; klorit, aktinolit, epidot, dan albit; protolit batuan beku mafik atau greywacke; berfoliasi & granoblastik.
Amfibolit : - di dominasi oleh kehadiran hornblenda + plagioklas; - protolit batuan beku mafik atau greywacke; - berfoliasi & granoblastik.
BEBERAPA CONTOH BATUAN METAMORF (2) Sekis biru :
- terdiri dari glaukofan; - protolit batuan beku mafik atau greywacke (mafik)
Eklogit:
Skarn:
- batuan metamorf warna hijau dan merah - klinopiroksen dan garnet; - protolit basalt. - hasil metamorphosis & metasomatis batuan karbonat; - komposisi mineral calc-silicate
Granulit:
- batuan metamorf derajat tinggi;
- plagioklas dan ortopiroksen; - protolit batuan pelitik, batuan mafik,batuan kuarsa-feldspar.
NOMENKLATUR BATUAN METAMORF
1. Komposisi protolit
2. Tekstur batuan (ukuran, kemas) 3. Mineralogi (komposisi mineral)
4. Penamaan khusus (misalnya hornfels)
ISTILAH UKURAN BUTIR
Tekstur
Istilah umum
Bahasa Yunani
Bahasa Latin
Kasar
gravel(ly)
psephite (psephitic)
rudite (rudaceous)
Sedang
sand(y)
psammite (psammitic)
arenite (arenaceous)
Halus
clay(ey)
pelite (pelitic)
lutite (lutaceous)
KLASIFIKASI BATUAN METAMORF
BERDASARKAN PROTOLITNYA & UKURAN BUTIR PROTOLIT
TIPE BATUAN
NAMA BATUAN
Batulempung
pelites
metapelit
Batupasir
psammite
metapsamit
Batulempung campuran
semi-pelites
metapsamopelit
Batupasir kuarsa
kuarsit
metakuarsit
Napal (lime mud)
karbonatan
Calc-silicate
Batugamping/dolomit karbonatan / karbonat
metakarbonat / marmer
Basalt
metabasit
Granitoid
metagranitoid
Ultramafik
metaultramafik
BERDASARKAN TEKSTUR /STRUKTUR BATUAN Sekis : ukuran kasar, berfoliasi, terdiri dari mineral berlembar dan granoblastik Genes : batuan memperlihatkan segregasi antara mineral terang dan gelap (memperlihatkan banding)
Genes augen (augen gneiss) : ada augen nya (porfiroblas) Granoblastik : tidak memperlihatkan foliasi mineral granular,
unequant grain
Hornfelsik : granular, tidak memperlihatkan preffered orientation,
equant grain
BERDASARKAN MINERALOGI
- Sekis garnet biotit - Genes silimanit – feldspar alkali - Genes hornblende biotit -Spotted andalusite hornfels - Granulit garnet-andalusit-silimanit-feldspar alkali
FASIES METAMORFISME Eskola 1915
A metamorphic facies is a set of metamorphic mineral assemblages (one for each common rock type) that are commonly associated in space and time, and seem to have formed at similar metamorphic conditions Fasies metamorf terdiri dari sejumlah batuan yang masingmasing mempunyai himpunan mineral tertentu; terbentuk pada kondisi metamorfisme yang sama (kondisi temperatur dan tekanan yang sama)
Dapat ditunjukkan dengan diagram P & T
Diagram P-T menunjukkan fasies metamorfisme (Winter,2001)
Diagram fasies metamorfisme menurut Eskola, 1939
Macam-macam fasies Eskola 1920 Greenschist Amphibolite Hornfels Sanidinite Eclogite ----- batuan mafik
Eskola 1939 Granulite Epidote amphibolite Glaucophane schist (blue schist) Hornfels -- diganti menjadi px hornfels
Himpunan mineral masing-masing fasies metamorfisme Table 25-1. Definitive Mineral Assemblages of Metamorphic Facies Facies Zeolite
Definitive Mineral Assemblage in Mafic Rocks zeolites: especially laumontite, wairakite, analcime
Prehnite-Pumpellyite
prehnite + pumpellyite (+ chlorite + albite)
Greenschist
chlorite + albite + epidote (or zoisite) + quartz ± actinolite
Amphibolite
hornblende + plagioclase (oligoclase-andesine) ± garnet
Granulite
orthopyroxene (+ clinopyrixene + plagioclase ± garnet ± hornblende)
Blueschist
glaucophane + lawsonite or epidote (+albite ± chlorite)
Eclogite
pyrope garnet + omphacitic pyroxene (± kyanite)
Contact Facies After Spear (1993)
Mineral assemblages in mafic rocks of the facies of contact metamorphism do not differ substantially from that of the corresponding regional facies at higher pressure.
Fasies Zeolit • Diagram ACF dari batuan metabasit fasies zeolite. • Warna pink : komposisi umum batuan mafik. • Hul = heulandit, Lmt = laumontit, Chl = khlorit Kln = kaolinit
• himpunan mineralogi : khlorit + heulandit atau laumontit + kalsit + kuarsa + albit
Fasies Sekis hijau Mineralogi
Klorit + albit + epidot + aktinolit + kuarsa
Batuan metabasit
Act = aktinolit, Tlc = talk, Chl = khlorit, Ep = epidot, Zo = zoisit, Cld = Khloritiod, Prl = pirofilit
Transisi dari F.Sekishijau ke F. Amfibolit • Terjadi perubahan 2 mineral : 1. Albite oligoklas (Ca meningkat) 2. Aktinolit hornblenda (peningkatan Al dan alkali sejalan dengan peningkatan Temperatur)
• Transisi terjadi pada derajat yang lebih kurang sama ;slope P/T berbeda.
Fasies Amfibolit
Hadir hornblenda
Hbl = hornblenda, Cum = kummingtonit, Ath = anthofilit, Grs = grossularit, Grt = garnet, Bt = biotit
FASIES GRANULIT Himpunan mineral: opx + cpx + plagioklas + kuarsa ± garnet
Wo = wollastonit, Aug = augit, Grt = garnet, Crd = kordierit Sil = silimanit
Transisi dari fasies granulit ke fasies eklogit : plagioklas diganti oleh garnet.
FASIES EKLOGIT Garnet Almandin Grossular Pyrop
Fe3Al2Si3O12 Ca3Al2Si3O12 Mg3Al2Si3O12
Omfasit (piroksen) (Ca,Na)(Mg,Fe,Al)Si2O6
Wo = wollastonit, Omp = omfasit, Grs = grossularit Prp-Alm = pirop-almandin, Ky = kyanit
FASIES SEKIS BIRU
Arg = aragonit, Jd = jadeit, Gln = glaukofan Grt = garnet, Lws = Lawsonit, Ep = Epidot, Prg = pargasit
Perubahan mineralogi pada batuan metamorf Derajat Rendah Himpunan mineral batuan metabasit dari fasies zeolite, f.prehnit-pumpellyt – f. sekis hijau
Perubahan mineral pada Derajat Menengah/Sedang
BATUAN METABASIT
Metamorphic Facies
Earns, 1979
SERI FASIES METAMORF MIYASHIRO (1961) - MEMPERLIHATKAN FASIES PROGRESIF DI DAERAH BERSEKALA LUAS - MEMBERI PEMIKIRAN TENTANG PERUBAHAN P DAN T DI SUATU DAERAH
SERI FASIES ? Sekumpulan fasies metamorf terbentuk pada suatu jalur metamorf tertentu gradien geotermal tertentu. Macam : low pressure baric type medium pressure high pressure
: gradien geotermal > 200C/km : gradien geotermal 10 – 200C/km : gradien geotermal < 100C/km.
SERI FASIES METAMORFISME (Miyashiro,1961) Contact Facies Series (very low-P) Buchan or Abukuma Facies Series (low-P /T regional) Barrovian Facies Series (medium-P/T regional) Sanbagawa Facies Series (high-P, moderate-T) Franciscan Facies Series (high-P, low T)
TIPE BARIC LOW P; MEDIUM P; HIGH P
Seri Fasies tipe Baric
• Diagram P-T memperlihatkan 3 seri fasies metamorphosis (Miyashiro ,1973, 1994).
SERI FASIES
metamorphic facies series
Seri fasies, mineralogi dan fasies Tipe baric
Mineral penciri
Mineral yg umum dijumpai
Fasies
Asosiasi batuan beku
Low pressure
andalusit
Biotit, Kordierit,staurolit,silima nit
Sekishijau , amfibolit , granulit
Batuan volkanik (basa - asam), granit, andesit, riolit
Medium pressure
kyanit
Biotit, Almandin,staurolit, silimanit
Sekishijau ; epidot amfibolit ; amfibolit granulit
Ofiolit dan granit
High pressure
Glaukofan, jadeit, lawsonit
Almandin, barroisit, stilpnomelane
Sekis glaukofan – epidot amfibolit; Sekis glaukofan – sekihijau; Prehnit – pumpellyeit- sekis glaukofan
Ofiolit dominan Granit tidak ada
Low P/T Baric Series • Sekuen fasies terdiri dari : (f.zeolit) - ( f. prehnit-pumpellyit) – f.sekis hijau – f.amfibolit – f.granulit apabila protolitnya batuan pelitik - hadir mineral kordierit dan/atau andalusit
• Sekuen fasies alternatif : (fasies zeolit) - (f. hornfels albit-epidot) – fasies hornfels hornblende) – (f.hornfels piroksen)
• Fasies Sanidinit jarang dijumpai
Medium P/T Baric Series • Sangat umum di jalur orogenesa (tipe Barrovian) • Sekuen fasies : (fasies zeolit) - ( fasies prehnit-pumpellyit) – fasies sekis hijau – fases amfibolit – fasies granulit
MEDIUM PRESSURE • Mineralogi of low-pressure metabasites tidak berbeda banyak dengan Medium P/T seri fasies
• Fasies hornfels Albite-epidote korelatif dengan F.Sekis hijau hanya memiliki P meningkat • Fasies hornfels Hornblende korelatif dengan F.Amfibolit, sedangkan F.Hornfels piroksen dan Sanidinit korelatif dengan fasies granulit.
High P/T Baric Series • Dijumpai di lajur subduksi • Sekuen fasies : (fasies zeolit) - (fasies prehnit-pumpellyit) – fasies sekis biru – fasies eklogit
METAMORFISME TEMPERATUR RENDAH (DERAJAT RENDAH)
LOW PRESSURE
Low grade
Metamorfisme kontak
FASIES TEMPERATUR TINGGI (DERAJAT TINGGI)
Fasies Granulit hornblende-augit-opxplagioklas
FASIES TEMPERATUR MENENGAH (DERAJAT MENENGAH)
MEDIUM PRESSURE Fasies sekishijau
Klorit-aktinolit-albitepidot
F.Epidot Amfibolit Hornblenda-aktinolitepidot-albit
F.Amfibolit
Hornblenda-plagioklas - garnet
SERI FASIES TEKANAN TINGGI HIGH PRESSURE
F.Sekis biru Glaukofan-lawsonit-albitaragonite-klorit-zoisit
Fasies Eklogit Garnet-omfasit (cpx)-kyanit
PENGGUNAAN BEBERAPA DIAGRAM (Untuk mengetahui himpunan yang dihasilkan vs protolitnya)
DIAGRAM ACF
DIAGRAM AKF
DERAJAT LEBIH TINGGI
Mineral yang “hilang”
Mineral baru
andalusit
silimanit
epidot/zoisit
plagioklas
khlorit
grossularit
talk
kordierit
aktinolit
biotit
albit
anthofilit hornblenda
DERAJAT TERTINGGI
Mineral yang “hilang”
Mineral baru
muskovit
wolastonit
kalsit
diopsid
hornblenda
hipersten
anthofilit
almandin/pirop
biotit
DIAGRAM AFM
• AFM – A = Al2O3 – F = FeO – M = MgO
Grade ≠ Zone ≠ Facies ???? Zone :
- sekumpulan mineral yang terbentuk pada kondisi P dan T yang sama - dicirikan oleh muncul dan hilangnya mineral tertentu (mineral indeks).
Derajat metamorfisme --- P dan T - Tingkat metamorfisme dari T dan P lebih rendah ke T dan P lebih tinggi atau sebaliknya (faktor Tekanan dan Temperatur) - Derajat rendah, menengah dan derajat tinggi - Prograde, retrograde
Fasies terdiri dari beberapa zone
- Sekumpulan batuan ;masing-masing terdiri dari himpunan mineral tertentu terbentuk pada kondisi P dan T sama.
Seri fasies terdiri dari beberapa fasies;
- tergantung dari gradien geotermal daerah tersebut (tatanan tektonik berbeda)
Zone Klorit : klorit, muskovit, kuarsa, albit Zone Biotit : biotit, klorit, muskovi, kuarsa dan albit. Zone garnet : almandin garnet, biotit, klorit, muskovit, kuarsa, albit /oligoklas. Zone Staurolit : staurolit, biotit, muskovit, kuarsa, garnet, plagioklas ± klorit Zone Kyanit : kyanit, biotit, muskovit, kuarsa, plagioklas, garnet ,staurolit Zone Silimanit: silimanit, biotit, muskovit, kuarsa, plagioklas, garnet, ± staurolit. ± kyanit
George Barrow 1893, 1912 Op.cit Winter,2001
LOW PRESSURE (TEKANAN RENDAH) Metamorfisme kontak dan Metamorfisme regional
MEDIUM PRESSURE (TEKANAN MENENGAH) Tipe Barrovian Metamorfisme yang normal /Typical
Regional Metamorphism
Paired Metamorphic Belts
(Jalur metamorf berpasangan) Miyashiro (1961) - Dijumpai sepasang jalur metamorfisme di wilayah Cirkum Pasifik : HP-LT disisi samudera dan HP-HT di sisi kontinen 1. Di Jepang : Sanbagawa mewakili HP-LT; Ryoke-Abukuma mewakili HP-HT Ryoke-Abukuma : seri fasies Buchan & Barrovian 2. Di Amerika Serikat Barat Fransiscan mewakili HP-LT ; di Klamat Mountains & Sierra Nevada : sisa seri fasies metamorfisme Barrovian & Buchan (HP-HT) 3. Lain-lain : di Sulawesi dan Karangsambung-Kebumen (Jawa Tengah)
Paired Metamorphic Belts umumnya berasosiasi dengan convergent plate margin - tempat terjadinya proses subduksi
mengakibatkan gradient geothermal rendah--menghasilkan jalur HP-LT (F.Sekis biru)
Karangsambung pair
POSISI PAIRED METAMORPHIC BELTS DI BEBERAPA TEMPAT DI DUNIA
selesai
