TUGAS PETROLOGI
Oleh: Rizky Dimastyanto 072 11 100
TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS TEKNOLOGI KEBUMIAN DAN ENERGI UNIVERSITAS TRISAKTI JAKARTA 2016
Kristalisasi Magma
Kesetimbangan dan Hukum Fasa Batuan beku terbentuk dari hasil kristalisasi magma. Kristalisasi merupakan suatu peristiwa pembentukan partikel-partikel zat padat dalam suatu fasa homogen. Bagian dari suatu sistem (dalam hal ini magma) yang secara fisik berbeda dan dapat dipisahkan secara mekanik dari bagian lain pada sistem tersebut disebut dengan fasa. Fasa dalam magma dibedakan menjadi fasa padat (mineral), cair, dan gas. Diagram fasa merupakan diagram ,hasil pengamatan di laboratorium dan pengamatan batuan/sayatan tipis, yang digunakan sebagai peta yang menggambarkan kondisi stabil beberapa fasa sebagai fungsi dari temperature (T), tekanan (P), dan komposisi. Lebih jauh, diagram fasa ini dapat menggambarkan hubungan kesetimbangan beberapa mineral dalam batuan.
Komponen didefinisikan sebagai bagian kimiawi minimum yang diperlukan dalam pembentukan berbagai fase (padat, cair, gas) dalam suatu sistem. Batuan beku umumnya terdiri atas 10-12 komponen. Perlu diperhatikan, komponen berbeda dengan mineral.
Komponen SiO2 tidak selalu berarti fase padat/mineral kuarsa. Ada 6 bentuk/fase padat/mineral dari komponen SiO2 yaitu kuarsa alfa, kuarsa beta, tridmit, kristobalit, coesite dan stishovite. Adanya lebih dari satu bentuk dalam suatu komponen ini disebut sebagai polimorf. Semua polimorf SiO2 memperlihatkan daerah kestabilan (daerah divariant), yaitu area berkumpulnya satu fasa. Batas fasa yang menunjukkan daerah limit stabilitas dari tiaptiap mineral dinamakan kurva univarian. Sedangkan perpotongan batas fasa disebut titik invariant (tidak aka nada perubahan tekanan dan temperatur selama tidak ada penghilangan fasa). Kondisi kesetimbangan berlaku ketika sistem berada dalam energy pembentukan terkecil (komponen SiO2 sebagai padatan). Bila terjadi gangguan seperti perubahan drastis PT, SiO2 dapat terbentuk dalam berbagai fasa seperti polimomorf tekanan tinggi shishovite atau gelas. Bila kondisi itu terjadi maka sistem tidak setimbang dan tidak dapat digambarkan dengan diagram fasa. Sistem dikatakan metastabil apabila energi pembentukan bukan yang terkecil tetapi proses pembentukan tetap terus berlangsung. J Williard Gibbs mengajukan suatu aturan yang selanjutnya disebut sebagai hukum fasa, yang menunjukkan hubungan umum antara fasa, komponen, tekanan, dan temperatur. Hubungan tersebut dinyatakan dengan persamaan: F=c–p+2 Keterangan: F = derajat kebebasan (jumlah variable minimum untuk mengubah fasa) c = jumlah komponen p = jumlah fasa Pada kondisi tekanan yang tetap (isobaric), maka persamaan hukum fasa menjadi: F=c–p+1
Contoh Sistem Satu Komponen (Sistem SiO2)
Evolusi Magma
Sistem Dua Komponen Dalam sistem dua komponen variabel dari keadaan adalah temperatur, tekanan dan komponen, jadi diperlukan tiga sumbu untuk menyatakan keadaan pada satu titik dalam ruang. Peleburan kongruen berarti fase padat murni melebur secara sempurna pada temperature leburnya menjadi cairan dengan komposisi yang tidak berubah. Petrologist seringkali menggunakan diagram isobarik temperatur-komposisi karena sering ditemui kejadian dimana magma mengkristal di bawah tekanan konstan. Diagram tersebut menunjukkan sistem binary (dua komponen) dari CaMgSi2O6-CaAl2Si2O8 (diopsideanorthite), yang merupakan basalt ideal pada tekanan atmosfir. Terdapat tiga fasa pada diagram tersebut: Diopside di bagian kiri, anorthite di bagian kanan, dan lelehan diantara keduanya. Perlu diingat bahwa diopside dan anorthite masih dapat mempertahankan fase mineralnya dalam leburan. Peleburan tidak kongruen terjadi ketika fase solid berubah membentuk liquid dan fase solid lainnya yang memiliki komposisi berbeda dengan sebelumnya.
Peleburan tidak kongruen Sistem forsterit-kuarsa
Sistem 2 komponen (solid solution)
Evolusi Magma
Magma dapat berubah menjadi magma yang bersifat lain oleh proses-proses sebagai berikut. a. Hibridasi (pembentukan magma baru karena pencampuran dua magma yang berlainan jenisnya) b. Sinteksis (pembentukan magma baru karena proses asimilasi dengan batuan samping) c. Anateksis (proses pembentukan magma dari peleburan batuan pada kedalaman yang snagat besar) Perubahan magma dari keadaan awal yang homogen dalam skala besar menjadi massa batuan beku dengan komposisi yang bervariasi disebut diferensiasi magmatik. Proses-proses diferensiasi magmatic meliputi sebagai berikut. Fraksinasi Kristal Kristalisasi fraksinasi adalah proses diferensiasi magmatic yang menyertai kegagalan awal pembentukan kristal untuk bereaksi terhadap lelehan yang tersisa. Kristalisasi fraksinasi diasumsikan terjadi ketika seluruh padatan kristal dengan segera terpisah dari magma oleh berbagai macam proses. Mekanisme yang sering terjadi adalah pengendapan oleh gravitasi, dimana kristal dengan massa jenis yang lebih tinggi akan tenggelam di bawah magma yang massa jenisnya lebih rendah. Beberapa kejadian juga menunjukkan kristal dengan massa jenis yang lebih rendah dari magma akan bergerak melayang ke atas magma (crystal flotation).
Gravitational settling
Inward crystallization
Selain pengendapan oleh gravitasi, mekanisme kristalisasi fraksinasi yang dapat terjadi adalah melalui kristalisasi ke dalam (inward crystallization). Kristalisasi ke dalam terjadi diakibatkan oleh adanya perbedaan temperature yang mencolok antara badan magma yang panas dengan batuan sekitarnya yang dingin.
Liquid Immiscibility
Larutan magma yang memiliki suhu dan tekanan tinggi, pada suhu rendah akan pecah menjadi fraksi larutan yang masing-masing membeku membentuk batuan yang heterogen.
Vesiculation Proses dimana magma yang mengandung komponen seperti CO, SO, S, Cl, dan HO sewaktu naik ke permukaan membentuk gelembung-gelembung gas dan membawa serta komponen volatile sodium (Na) dan potassium (K).
Asimilasi Magma Proses ini dapat terjadi pada saat materian asing dalam tubuh magma seperti adanya batuan disekitar magma yang kemudian bercampur, meleleh dan bereaksi dengan magma induk dan kemudian akan mengubah komposisi magma.
Dalam proses asimilasi, terkadang batuan-batuan yang ada di sekitar magma chamber yang kemudian masuk ke dalam magma membeku sebagai satu bentuk inklusi batuan yang disebut dengan xenoliths. Namun bentukan inklusi ini juga dapat terbentuk sebagai suatu inklusi Kristal yang disebut dengan xenocryst.
Pencampuran Magma (Magma Mixing) Apabila terjadi kontak antara dua atau lebih magma yang memiliki komposisi kimia berbeda, memungkinkan terjadinya pencampuran antara magma tersebut menghasilkan satu jenis magma lain yang homogen, yang disebut magma turunan. Magma turunan ini biasanya bersifat pertengahan antara magma yang bercampur. Sebagai contoh, magma andesitic dan dacitic kemungkinan adalah magma intermediet yang terbentuk dari hasil pencampuran magma asam dan magma basa. Kedua jenis magma ini dapat bertemu apabila dalam suatu regional terdapat 2 magma chamber yang memiliki potensi dan berjarak tidak jauh dan kemudian terjadi intrusi magma berupa sill atau dike dari salah satu magma chamber lalu intrusi ini mencapai magma chamber yang lain. Kemudian terjadi proses pencampuran 2 jenis magma yang berbeda menghasilkan satu jenis magma baru yang bersifat tengahan dari 2 jenis magma yang bercampur tersebut. Faktor yang dapat menghambat pencampuran antara lain adalah perbedaan temperatur, massa jenis, dan viskositas antara dua magma yang kontras.
Skema diferensiasi magma menurut Jackson K. C. (1970)
