NAMA :ABDUL AZIZ TADDA

NIM :D6111002

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS HASANUDDINFAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK GEOLOGIPROGRAM STUDI TEKNIK GEOLOGI

GEOLOGI BATUAN KARBONAT

SIFAT OPTIK MINERAL KARBONAT

MAKASSAR2014

1. Pengertian Batuan Karbonat

Batuan karbonat adalah batuan dengan kandungan material karbonat lebih dari

50 % yang tersusun atas partikel karbonat klastik yang tersemenkan atau karbonat

kristalin hasil presipitasi langsung (Rejers & Hsu, 1986).Bates & Jackson (1987)

mendefinisikan batuan karbonat sebagai batuan yang komponen utamanya adalah

mineral karbonat dengan berat keseluruhan lebih dari 50 %. Sedangkan

batugamping menurut definisi Reijers &Hsu (1986) adalah batuan yang

mengandung kalsium karbonat hingga 95 %. Sehingga tidak semua batuan

karbonat adalah batugamping.

secara umum batuan karbonat ini mengandung fase primer, sekunder dan butiran

reworked. Fase primer ini merupakan mineral presipitasi yang dihasilkan oleh

organisme, sementara mineral karbonat sekunder dihasilkan oleh presipitasi alami

non organik yang terjadi saat proses diagenesis berlangsung. Material reworked

ini sama dengan mekanisme yang terjadi pada batuan terigen klastik yaitu hasil

abrasi pelapukan batuan sebelumnya.

Lime mud merupakan istilah untuk material karbonat dengan butiran yang

sangat halus lebih kecil dari ukuran pasir (kurang lebih kayak matrik or lempung

versi karbonatlah) dibagi dua jenis yaitu micrite yaitu butiran karbonat berukuran

<0.004 mm dan microsparite berukuran atnara 0.004 dan 0.06 mm (Raymond,

2002). Komponen - komponen lainnya ada juga semen karbonat yang genetiknya

lebih kearah diagenesis (sementasi) karbonat dan fragmen yang lebih kasar dalam

batuan karbonat dikenal sebagai allochem (memliki jenis yang macam-macam.

Secara umum dibagi dua , yaitu: yang berasal dari cangkang fosil atau skeletal

grain dan fragmen yang bukan dari tubuh fosil atau murni hasil presiptasi).

2. Kimia dan Mineralogi Batuan Karbonat

Batuan karbonat tersusun oleh ion kalsium (Ca2+), ion Magnesium (Mg2+),

dan tentu saja karbonat (CO3-). kalsium adalah logam umum yang dijumpai pada

hampir semua batuan karbonat (baik batugamping maupun dolomit) dan

magnesium merupakan komponen yang penting dalam dolomit. Kadar SiO2nya

rendah. Kelimpahan silika yang banyak pada batuan karbonat tergantung pada

kandungan lempung silisiklastik yang ikut terendapkan bersama butiran karbonat

yang mengakibatkan kadar besi, silikat, dan alumina juga meningkat saat

dianalisis kandungan kimianya.

Banyak juga unsur lain yang hadir sebagai komponen minor atau elemen

jejak. Elemen-lemen jejak ini seperti: B, Be, Ba, Sr, Br, Cl, Co, Cr, Cu, Ga, Ge,

dan Li. Konsetnrasi elemen jejak ini dikontrol bukan hanya oleh mineralogi dari

batuan tapi juga oleh tipe dari kelimpahan relatif dari butiran fosil skeletal dalam

batuan. Banyak konsetnrat organisme dan unsur jejak yang ikt terbawa oleh fosil

konsentrat ini diantaranya Ba, Sr, dan Mg dalam struktur sekeltalnya.

Pada batuan karbonat secara umum komposisi mineral utamanya adalah

aragonite. Aragonit ini akan berubah menjadi kalsit dan dolomit. Kalsit (CaCO3)

juga mengandung magnesium dalam formulanya. Pada kristal rombohedral kalsit

kalsium dapat diganti oleh magnesium yang mampu ‘mempertahankan’ struktur

yang sama ketika kalsium ini larut dalam air untuk membentuk polimorf dolomit.

Ion magnesium dan ionkalsium ini mempunyai ukuran yang sama. Maka, kita

mengenal istilah low-magnesium calcite (atau disebut kalsit) nilai MGCO3nya

kurang dari 4% dan high magnesian calcite mengandung MgCO3 lebih dari 4%.

Kandungan kalsit yang tinggi ini menjadikan batugamping berubah menjadi

dolomit. Dikenal juga istilah stoichiometric dolomite, merupakan jenis dolomite

dengan perbandingan mol massa Mg dan Ca dalam dolomite 50% dan susunan

ioannya teratur, beberapa sumber lain menyebutkan bahwa suhu yang tinggi

(mencapai 100 deg C) mampu mempercepat pertukaran ion Mg dan Ca dalam

struktur yang teratur maka produknya disebut stoichiometric dolomite tadi.

Mineralogi dan kimia dari sedimen karbonat dapat secara kuat dipengaruhi

oleh komposisi fosil organisme kalkareous yang hadir, sebagai contoh, banyak

moluska seperti pelecypoda, gastropoda, pteropoda, chotons, dan chepalopoda,

alga hijau, stromatoporoid, scleractinian corals, dan annelida (skeletal grain

semua) membentuk cangkang aragonit. Echinoid, crinoid, foram bentik, dan

corallin alga merah secara umum kaya akan magnesium kalsit. Beberapa

organisme lain yang mensekresi karbonat seperti foram planktonik, coccolith, dan

brachiopoda, memiliki low-magnesian calcite pada cangkangnya.

Beberapa studi elemen jejak telah dilakukan pada mienral karbonat (Parekh et

al 1977., Tlig dan M’RAbet 1985; Thomas, 1993). Secara umum nilai elemen

rendah, karena kebanyakan unsur jejak tidak mengganti secara langsung unsur

unsur lain dalam mineral karbonat (originnya gak bareng sama keterbentukan

karbonat itu sendiri). Sebagai contoh dolostone dan batugamping (induk) yang

berhubungan di Tunisia memiliki kelimpahan REE yang rendah (Tlig dan

M’RAbet, 1985). lebih jauh lagi, kerja Tlig dan M’Rabet ini menunjukan bahwa

dolomitisasi tidak menghasilkan perubhan radikal dari bentuk pola REE yang

hadir tapi menurunkan nilai REE secara umum. maka, jika pola REE terntentu

menggambarkan provenance atau kondisi lingkungan pengendapan, pola ini dapat

terpreservasi selama proses diagensis.

3. Diagenesis Batuan Karbonat

Diagenesa merupakan perubahan yang terjadi pada sedimen secara alami,

sejak proses pengendapan awal hingga batas (onset) dimana metamorfisme akan

terbentuk. Pada batuan karbonat, diagenesa merupakan proses transformasi

menuju batugamping atau dolomit yang lebih stabil. Faktor yang menentukan

karakteristik akhir produk diagenesa antara lain

1.  Komposisi sedimen mula-mula

2. Sifat alami fluida interstitial dan pergerakannya

3. Proses fisika dan kimia yang bekerja selama diagenesa

Proses-proses diagenesis yang dialami oleh batuan karbonat meliputi:

  Pelarutan (Dissolution)

Proses pelarutan merupakan proses diagenesis yang penting yang

menyebabkan meningkatnya porositas dan penipisan lapisan batuan sedimen

terutama pada batuan yang mudah larut seperti batuan karbonat dan evaporit.

Proses ini dikontrol oleh pH, Eh, temperature, tekanan parsial CO2, komposisi

kimia dan ion strength. Proses pelarutan juga dikontrol oleh porositas dan

permiabilitas awal, mineralogy dan ukuran butir sedimen.. Material yang paling

mudah larut dalam batupasir adalah semen kalsit, sehingga efek utama dari proses

pelarutan adalah penghilangan semen. Proses ini diesbut disementasi. Mineral

metastabil pada batupasir seperti feldspar, fragmen batuan dan mineral berat,

dapat juga mengalami pelarutan.

  Sementasi (Cementation)

Proses Sementasi adalah proses dimana butiran-butiran sedimen

direkatkan oleh material lain, dapat berasal dari air tanah atau hasil pelarutan

mineral-mineral dalam sedimen itu sendiri. Material semennya dapat berupa

karbonat (CO3), silika (Si), atau oksida (Fe).

Sementasi dengan keluarnya air dari ruang pori-pori, material yang terlarut

didalamnya mengendap dan merekatkan butiran-butiran sedimen. Material

semennya dapat merupakan karbonat (CaCO3), silica (SiO3), oksida (besi) atau

mineral lempung. Proses ini menyebabkan porositas sedimen menjadi lebih kecil

dari material semula.

Semen merupakan komponen batuan karbonat yang mengisi pori-pori dan

merupakan hasil diagenesis atau hasil presipitasi dalam pori batuan dari batuan

yang telah ada. Semen sering disamakan dengan sparit hasil neomorphisme,

padahal sparit hasil neomorphisme adalah perubahan (rekristalisasi) dari

komponen karbonat yang telah ada.

Beberapa jenis semen yang dikenal dalam batuan karbonat moderen adalah

fibrous, botroidal, isophaceous, mesh of needles dll. Jenis semen tersebut

tergantung pada lingkungan pembentuk semen yang dikenal sebagai lingkungan

diagenesis.

Kenampakan lapangan dari semen adalah bening seprti kaca, sedangkan

dibawah mikroskop memperlihatkan warna tranparan. Semen dapat terbentuk

pada ruang antar komponen dan dapat juga terbentuk pada ruang dalam komponen

atau ruang hasil pelarutan.

Gambar: Kenampakan jenis-jenis semen dan jenis mineral pembentuk semen pada batuan karbonat. Jenis semen yang umum dijumpai pada laut dangkal menurut James & Choquette, 1990.

Dolomitisasi (Dolomitization)

Dolomitisasi adalah perubahan limestone secara parsial maupun keseluruhan menjadi dolomit. Dolomit mempunyai komposisi CaMg(CO3) 2 dan secara kristalografi serupa dengan kalsit, namun lebih besar densitasnya, sukar larut dalam air, dan lebih mudah patah (brittle). Secara umum, dolomit lebih porous dan permeable dibandingkan limestone.

Saat sedimen terakumulasi, mineral yang kurang stabil mengkristal kembali atau terjadi rekristalisasi, menjadi yang lebih stabil. Proses ini umumnya terjadi pada batu gamping terumbu yang porous. Mineral aragonite (bahan struktur koral hidup), lama-kelamaan berekristalisasi menjadi bentuk polimorfnya, kalsit.

  Aktivitas Mikroba (Microbial Activity)

Aktifitas organisme terjadi pada awal proses diagenesis segera setelah material sedimen mengalami pengendapan. Aktifitas organisme akan mempercepat atau memacu terjadi proses diagenesis lainnya. Organisme yang menyebabkan proses ini dapat merupakan organisme yang sangat kecil (mikrobia) dimana aktifitas jasad renik sangat berhubungan dengan proses dekomposisi material organik. Proses dekomposisi material organik akan mempengaruhi pH dan Eh air, sehingga mempercepat terjadinya reaksi kimia dengan mineral penyusun sedimen.

Kenampakan singkapan dari koral yang dijumpai pada lower teras batugamping Selayar di daerah Bira, Kab. Bulukumba (A). Foto sayatan tipis yang memperlihatkan fosil foraminifera besar (B) yang juga tersebar luas dalam batuan karbonat.

Aktifitas mikrobia antara lain fermentasi, respirasi, pengurangan nitrat, besi, sulfat dan pembentukan gas methana. Selain itu aktifitas organism lainnya terjadi ketika endapan sedimen berlangsung seperti buworing dan boring. Kebanyakan bioturbasi terjadi pada sedikit di bawah permukaan pengendapan, setelah pengendapan material sedimen dengan kedalaan beberapa puluh sentimeter. Proses ini akan membentuk kenampakan yang khas pada batuan sedimen yang disebut struktur sedimen.

Komponen batuan karbonat berupa fragmen-fragmen algae merah (Corallinaceae) (A), Foram besar (B) dan koral (C). A dan B dalam sayatan tipis, C dalam bentuk poles. Lokasi batugamping Selayar, Bira.

Kompaksi Mekanik (Mechanical Compaction)

Proses kompaksi pada umumnya terjadi akibat terbebaninya lapisan akibat sedimen yang berada diatasnya, sehingga menyebabkan hubungan antar butir menjadi lebih dekat dan juga air yang terkandung dalam pori-pori lapisan tertekan keluar. Dengan demikian volume batuan sedimen yang terbentuk menjadi lebih kecil, namun sangat kompak.

Kompaksi merupakan proses penyusunan kembali butiran sedimen sehingga menghasilkan hubungan antara butiran yang lebih rapat. Hasil dari proses kompaksi adalah penurunan porositas dan permeablitas sedimen, pengualaran fluida dan pori antara butiran serta penipisan perlapisan.

Menurut Raymond (2002) kompaksi merupakan fungsi dari ukuran butiran, bentuk butiran, sorting, porositas awal dan jumlah fluida yang berada dalam sedimen. Butiran yang membundar dan terpilah baik tidak lebih kompak dari butiran yant terpilah buruk dan menyuduut, karena yang menyudut akan membentuk pola saling mengunci (interlocking) ketika kompaksi tejradi dan fraksi yang lebih kecil akan mengisi ruang antar butiran di fraksi yang kasar.

Kompaksi Kimia (Chemical Compaction)

Perubahan kimia antara lain terdapat pada proses sementasi, authigenesis, replacement, inverse, dan solusi. Proses sementasi menentukan kemampuan erosi dan pengangkatan partikel oleh fluida. Pengangkutan sedimen oleh fluida dapat berupa bedload atau suspended load. Partikel yang berukuran lebih besar dari pasir umumnya dapat diangkut secara bedload dan yang lebih halus akan terangkut oleh partikel secara kontinu mengalami kontak dengan permukaan, traksi meliputi rolling, sliding, dan creeping. Sedangkan pada saltasi partikel tidak selalu mengalami kontak dengan permukaan. Deposisi akan terjadi jika energi yang mengangkut partkel sudah tidak mampu lagi mengangkutnya.

Penggantian (replacement) merupakan proses pelarutan mineral atau sebagian mineral pada waktu terjadinya proses diagenesis, dan terjadinya proses kristalisasi mineral baru yang berbeda komposisinya pada tempat mineral yang mengalami pelarutan. Tekstur dan struktur awal pada umunya tidak mengalami perubahan (terawetkan).

Inversi merupakan proses penggantian mineral oleh bentuknya yang lain biasanya terjadi pada mineral yang polimorf (mineral dengan komosisi kimia sama tetapi bentuknya berbeda. Contohnya adalah perubahan mineral aragonite (CaCO3 ortorombik) menjadi kalsit (CaCO3 romhedaral). Contoh lain adalah perubahan dari opal A (SiO2

amorf) menjadi opal CT yang mengandung kristobalit (SiO2 ortorombik). Proses ini biasanya bersamaan dengan proses rekristalisasi.

Larutan (solution) biasanya pada batuan karbonat akibat adanya larutan sehingga terbentuk rongga-rongga di dalam jika tekanan cukup kuat menyebabkan terbentuknya struktur iolit.

Anthigenesis merupakan proses pembentukan mineral baru dalam lingkungan diagnetik, sehingga adanya mineral tersebut merupakan partikel baru dalam suatu sedimen. Mineral autigenik ini yang umum diketahui sebagai berikut : karbonat, silika, klastika, illite, gypsum dan lain-lain.

SIFAT OPTIK MINERAL – MINERAL KARBONAT

1. DOLOMITE (CaMgCO3)

Hexagonal

Nikol Sejajar Nikol Silang

Warna absorbsi : Tidak berwarna - abu-abu

Bentuk : Umumnya subhedral - euhedral dan berstruktur

zonasi

Relief : Bevariasi, rendah - tinggi

Pleokroisme : -

Indeks bias : -

Belahan : Rhombohedral parallel yang sempurna dengan

(1011).

Bias rangkap :Ekstrim, abu-abu mutiara, coklat muda atau putih,

ordetinggi

Kembaran : Polisintetik

Sudut pemadaman : Simetris

Orientasi optis : -

Sumbu optis : Satu (uniaxial)

Tanda optis : Negatif (-)

Keterangan : Mineral Dolomit sangat umum terdapat dalam vein dan

endapan replacement, dolostone, batugamping dan

batuan dolomite metamorfik.

2. ARAGONITE (CaCO3)

Orthorombik

Warna absorbsi : Tidak berwarna

Bentuk : Strukutr columnar atau fibrous

Relief : Variasi, rendah – tinggi

Pleokroisme : -

Indeks bias : -

Belahan : Paralel yang tidak sempurna

Birefringence : Ekstrim, abu – abu – putih orde IV

Kembaran : -

Pemadaman : Paralel

Orientasi optis : -

Sumbu optis : II (biaxial)

Tanda optis : Negative (-)

Keterangan : Alterasi aragonite mudah menjadi calcite.

Aragonite terdapat dalam rongga basalt dan

andesite juga dalam batugamping, batupasir dan

kadang dalam veinlet batuan metamorf

3. MAGNESITE (MgCO3)

Hexagonal

Nikol Sejajar Nikol Silang

Warna absorbsi : Tidak berwarna

Bentuk : Kristal aggregates anhedral – subhedral

Relief : Tinggi

Pleokroisme : -

Indeks bias : -

Belahan : Rombohedral yang sempurna (1011)

Birefringence : Ekstrim, abu-abu putih orde IV

Kembaran : -

Pemadaman : Simetris

Orientasi optis : -

Sumbu optik : I (uniaxial)

Tanda optik : Negative (-)

Keterangan : Magnesite sangat menyerupai dolomite dan calcite,

cara membedakannya dilakukan dengan analisis

kimia.Magnesite sangat umum terdapat dalam

serpentinite.

4. CALCITE (CaCO3)

Hexagonal

Nikol Sejajar Nikol Silang

Warna absorbsi : Tidak berwarna

Bentuk : Umumnya anhedral - subhedral

Relief : Bervariasi, tinggi

Pleokroisme : -

Belahan : Rhombohedral yang sempurna (1011), umumnya

berpotongan pada sidut 75o

Bias rangkap : Ekstrim, abu-abu mutiara,cokelat,orde tinggi

Kembaran : Polisintetik

Sudut pemadaman : Simetris dengan arah belahan

Orientasi optis : Sulit ditentukan

Sumbu optis : Satu (uniaxial)

Tanda optis : Negatif (-)

Keterangan :. Dolomite umumnya subhedral sampai euhedral dan

kembaran paralel; siderite umumnya ada noda

besi di sekitar batas butiran dan relief tinggi.

Calcite seringkali digantikan oleh quartz, dalam

quartz vein. Terdapat dalam batugamping, batuan

metamorf, juga tipe batuan lainnya.

5. CERRUSITE (PbCO3)Orthorombik

Belahan : {110} Distinct, {021} Distinct

Pleokroisme : -

Birefringence : 0,27

Kembaran : -

Orientasi optik : -

Sumbu optik : Biaxial

Tanda optik : Negative (-)

Relief : Tinggi

Intensitas : Kuat

2V : 8o

6. Azurite

Nama Mineral : Azurite

Komposisi Kimia : Cu3(CO3)2(OH)2

Sistem Kristal : monoklin

Belahan : {011} Perfect, {100} Fair

Diaphenithy : transparent sampai translucent

Kilap : kaca

Tipe : biaxial (+)

Harga RI : nα = 1.529 - 1.530 nβ = 1.680 - 1.682 nγ = 1.685 - 1.686

Dispersi : menengah sampai lemah

2V : 680

Relief : tinggi

Pleokroisme

Pleochroism (x): : biru

Pleochroism (y): : biru

Pleochroism (z): : ungu gelap

7. Strontianite

Komposisi Kimia : SrCO3

Sistem Kristal : orthorhombik

Belahan : dua: good prismatic cleavage [110]

Diaphenithy : translucent

Kilap : kaca

Tipe : Biaxial (-)

Relief : menengah – tinggi

Birefringence : 0.149-0.15

2V : 7-10

Harga RI : a=1.516-1.52, b=1.664-1.667, g=1.666-1.668

Pleokroisme : tidak ada

DAFTAR PUSTAKA

http://damniloverahmandani.blogspot.com/2013/02/pengelompokan-

mineral.html.Diakses pada hari Senin, 8September 2014 pukul 14.34

WITA

http://eriantcrishman.wordpress.com/2013/12/22/golongan-mineral-sulfat-

karbonat/Diakses pada hari Senin,8 September 2014 pukul 14.15 WITA

http://erinutami.blogspot.com/2011/11/mineral-pada-lapisan-lithosfer.html.

Diakses pada hari Senin, 8September 2014 pukul 14.23 WITA

http://tambangunp.blogspot.com/2013/02/kelompok-kelompok-

mineral.html.Diakses pada hari Senin, 8 September 2014 pukul 14.50

WITA