BATUAN METAMORF

1. Proses Terbentuknya Batuan Metamorf          

Batuan metamorf merupakan batuan hasil malihan dari batuan yang telah ada sebelumnya yang ditunjukkan dengan adanya perubahan komposisi mineral, tekstur dan struktur batuan yang terjadi pada fase padat (solid rate) akibat adanya perubahan temperatur, tekanan dan kondisi kimia di kerak bumi. (Ehlers and Blatt, 1982).

Jadi batuan metamorf terjadi karena adanya perubahan yang disebabkan oleh proses metamorfosa. Proses metamorfosa merupakan suatu proses pengubahan batuan akibat perubahan tekanan, temperatur dan adanya aktifitas kimia fluida/gas atau variasi dari ketiga faktor tersebut. Prosese metamorfosa merupakan proses isokimia, dimana tidak terjadi penambahan unsur-unsur kimia pada batuan yang mengalami metamorfosa. Temperatur berkisar antara 200⁰ C - 800⁰ C, tanpa melalui fase cair. Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya metamorfosa adadalah perubahan temperature, tekanan dan adanya aktifitas kimia fluidaatau gas. (Huang, 1962)

Perubahan temperatur dapat terjadi oleh karena berbagai macam sebab, antara lain oleh adanya pemanasan akibat intrusi magmatit dan perubahan gradien geothermal. Panas dalam skala kecil juga dapat terjadi akibat adanya gesekan atau friksi selama terjadinya deformasi suatu massa batuan. Pada batuan silikat batas bawah terjadinya metamorfosa pada umumnya pada suhu 150⁰ C + 50⁰C yang ditandai dengan munculnya mineral-mineral Mg - carpholite, Glaucophane, Lawsonite, Paragonite, Prehnite atau Slitpnomelane. Sedangkan batas atas terjadinya metamorfosa sebelum terjadi pelelehan adalah berkisar 650⁰C-1100⁰C, tergantung pada jenis batuan asalnya. (Bucher & Frey, 1994)

Tekanan yang menyebabkan terjadinya suatu metamorfosa bervariasi dasarnya. Metamorfosa akibat intrusi magmatik dapat terjadi mendekati tekanan permukaan yang besarnya beberapa bar saja. Sedangkan metamorfosa yang terjadi pada suatu kompleks ofiolit dapat terjadi dengan tekanan lebih dari 30-40 kBar. (Bucher & Frey, 1994)

Aktivitas kimiawi fluida dan gas yang berada pada jaringan antara butir batuan, mempunyai peranan yang penting dalam metamorfosa. Fluida aktif yang banyak berperan adalah air beserta karbon dioksida, asam hidroklorik dan hidroflorik. Umumnya fluida dan gas tersebut bertindak sebagai katalis atau solven serta bersifat membentuk reaksi kimia dan penyetimbang mekanis.(Huang WT, 1962)

2. Tipe-Tipe Metamorfosa

Bucher dan Frey (1994) mengemukakan bahwa berdasarkan tatanan geologinya, metamorfosa dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

2.1 Metamorfosa regional / dinamothermal

Metamorfosa regional atau dinamothermal merupakan metamorfosa yang terjadi pada daerah yang sangat luas. Metamorfosa ini terjadi pada daerah yang sangat luas. Metamorfosa ini dibedakan menjadi tiga yaitu : metamorfosa orogenik, burial, dan dasar samudera (ocean-floor).

a. Metamorfosa Orogenik

Metamorfosa ini terjadi pada daerah sabuk orogenik dimana terjadi proses deformasi yang menyebabkan rekristalisasi. Umumnya batuan metamorf yang dihasilkan mempunyai butiran mineral yang terorientasi dan membentuk sabuk yang melampar dari ratusan sampai ribuan kilometer. Proses metamorfosa ini memerlukan waktu yang sangat lama berkisar antara puluhan juta tahun lalu.

b. Metamorfosa Burial

Metamorfosa ini terjadi oleh akibat kenaikan tekanan dan temperatur pada daerah geosinklin yang mengalami sedimentasi intensif, kemudian terlipat. Proses yang terjadi adalah rekristalisai dan reaksi antara mineral dengan fluida.

c. Metamorfosa Dasar dan Samudera

Metamorfosa ini terjadi akibat adanya perubahan pada kerak samudera di sekitar punggungan tengah samudera (mid oceanic ridges). Batuan metamorf yang dihasilkan umumnya berkomposisi basa dan ultrabasa. Adanya pemanasan air laut menyebabkan mudah terjadinya reaksi kimia antara batuan dan air laut tersebut.

2.2 Metamorfosa Lokal

Merupakan metamorfosa yang terjadi pada daerah yang sempit berkisar antara beberapa meter sampai kilometer saja. Metamorfosa ini dapat dibedakan menjadi :

a. Metamorfosa Kontak

Terjadi pada batuan yang menalami pemanasan di sekitar kontak massa batuan beku intrusif maupun ekstrusif. Perubahan terjadi karena pengaruh panas dan material yang dilepaskan oleh magma serta oleh deformasi akibat gerakan massa. Zona metamorfosa kontak disebut contact aureole. Proses yang terjadi umumnya berupa rekristalisasi, reaksi antara mineral, reaksi antara mineral dan fluida serta penggantian dan penambahan material. Batuan yang dihasilkan umumnya berbutir halus.

- Pirometamorfosa/ Metamorfosa optalic/Kaustik/Thermal.

Adalah jenis khusus metamorfosa kontak yang menunjukkan efek hasil temperatur yang tinggi pada kontak batuan dengan magma pada kondisi volkanik atau quasi volkanik. Contoh pada xenolith atau pada zone dike.

- Metamorfosa Kataklastik/Dislokasi/Kinemati/Dinamik

Terjadi pada daerah yang mengalami deformasi intensif, seperti pada patahan. Proses yang terjadi murni karena gaya mekanis yang mengakibatkan penggerusan dan sranulasi batuan. Batuan yang dihasilkan bersifat non-foliasi dan dikenal sebagai fault breccia, fault gauge, atau milonit.

- Metamorfosa Hidrotermal/Metasotisme

Terjadi akibat adanya perkolasi fluida atau gas yang panas pada jaringan antar butir atau pada retakan-retakan batuan sehingga menyebabkan perubahan komposisi mineral dan kimia. Perubahan juga dipengaruhi oleh adanya confining pressure. 

Gambar Tipe-tipe metamorfosa

b. Metamorfosa Impact

Terjadi akibat adanya tabrakan hypervelocity sebuah meteorit. Kisaran waktunya hanya beberapa mikrodetik dan umumnya ditandai dengan terbentuknya mineral coesite dan stishovite. Metamorfosa ini erat kaitannya dengan pab\nas bumi (geothermal).

c. Metamorfosa Retrogade/Diaropteris

Terjadi akibat adanya penurunan temperature sehingga kumpulan mineral metamorfosa tingkat tinggi berubah menjadi kumpulan mineral stabil pada temperature yang lebih rendah. (Combs, 1961)

                        Hubungan antara tipe metamorfisme dengan agen yang mempengaruhinya

                         

Tipe Metamorfisme	Agen	Deskripsi
Kontak	Panas	Aureole sekitar intrusi batuan beku
Burial(terpendam)	Panas, tekanan beban	Pada dasar batuan sedimen yang tebal
Dinamik	Tekanan langsung	Zona Patahan
Regional	Panas,tekanan beban,tekanan langsung dan fluida kimia aktif	Daerah yang luas, daerah pembentukan pegunungan
Retrogresif	Tekanan langsung dan fluida kimia aktif	Zona gerusan (shear)
Tumbukan	Tekanan dan panas langsung	Kawah meteorit

3 Faktor-Faktor dalam Deskripsi Batuan Metamorf

3.1 Mineralogi

Mineral-mineral yang terdapat pada batuan metamorf dapat berupa mineral yang berasal dari batuan asalnya maupun dari mineral baru yang terbentuk akibat proses metamorfisme sehingga dapat digolongkan menjadi 3 yaitu :

a. Mineral yang umumnya terdapat pada batuan beku dan metamorf seperti kuarsa, feldspar, muskovit, biotit, hornblende, piroksen, olivine, dan bijih besi.

b. Mineral yang umumnya terdapat pada batuan sediment dan batuan metamorf seperti kuarsa, muskovit, mineral-mineral lempung, kalsit dan dolomite.

c. Mineral Indeks batuan metamorf seperti garnet, andalusit, kianit, silimanit, stautolit, kordiorit, epidot dan klorit

3.2 Struktur Batuan Metamorf

Adalah kenampakan batuan yang berdasarkan ukuran, bentuk atau orientasi unit poligranular batuan tersebut. Secara umum struktur batuan metamorf dapat dibadakan menjadi struktur foliasi dan nonfoliasi. (Jacson, 1997)

a. Struktur Foliasi

Merupakan kenampakan struktur planar pada suatu massa. Foliasi ini dapat terjadi karena adnya penjajaran mineral-mineral menjadi lapisan-lapisan (gneissoty), orientasi butiran (schistosity), permukaan belahan planar (cleavage) atau kombinasi dari ketiga hal tersebut. (Jacson, 1970)

Struktur foliasi yang ditemukan adalah :

1. Slaty Cleavage

Umumnya ditemukan pada batuan metamorf berbutir sangat halus (mikrokristalin) yang dicirikan oleh adanya bidang-bidang belah planar yang sangat rapat, teratur dan sejajar. Batuannya disebut slate (batusabak).

Struktur Slaty Cleavage

2. Phyllitic

Srtuktur ini hampir sama dengan struktur slaty cleavage tetapi terlihat rekristalisasi yang lebih besar dan mulai terlihat pemisahan mineral pipih dengan mineral granular. Batuannya disebut phyllite (filit)

Struktur Phyllitic

3. Schistosic

Terbentuk adanya susunan parallel mineral-mineral pipih, prismatic atau lentikular (umumnya mika atau klorit) yang berukuran butir sedang sampai kasar. Batuannya disebut schist (sekis).

Struktur Schistosic

4. Gneissic/Gnissose

Terbentuk oleh adanya perselingan., lapisan penjajaran mineral yang mempunyai bentuk berbeda, umumnya antara mineral-mineral granuler (feldspar dan kuarsa) dengan mineral-mineral tabular atau prismatic (mioneral ferromagnesium). Penjajaran mineral ini umumnya tidak menerus melainkan terputus-putus. Batuannya disebut gneiss.

 Struktur Gneissic

b. Struktur Non Foliasi

Terbentuk oleh mineral-mineral equidimensional dan umumnya terdiri dari butiran-butiran (granular). Struktur non foliasi yang umum dijumpai antara lain :

1. Hornfelsic/granulose

Terbentuk oleh mozaic mineral-mineral equidimensional dan equigranular dan umumnya berbentuk polygonal. Batuannya disebut hornfels (batutanduk)

 Sruktur Granulose

2. Kataklastik

Berbentuk oleh pecahan/fragmen batuan atau mineral berukuran kasar dan umumnya membentuk kenampakan breksiasi. Struktur kataklastik ini terjadi akibat metamorfosa kataklastik. Batuannya disebut cataclasite (kataklasit).

3. Milonitic

Dihasilkan oleh adanya penggerusan mekanik pada metamorfosa kataklastik. Cirri struktur ini adalah mineralnya berbutir halus, menunjukkan kenampakan goresan-goresan searah dan belum terjadi rekristalisasi mineral-mineral primer. Batiannya disebut mylonite (milonit).

Sruktur Milonitic

4. Phylonitic

Mempunyai kenampakan yang sama dengan struktur milonitik tetapi umumnya telah terjadi rekristalisasi. Cirri lainnya adlah kenampakan kilap sutera pada batuan yang ,mempunyai struktur ini. Batuannya disebut phyllonite (filonit).

3.2 Tekstur Batuan Metamorf

Merupakan kenampakan batuan yang berdasarkan pada ukuran, bentuk dan orientasi butir mineral dan individual penyusun batuan metamorf. Penamaan tekstur batuan metamorf umumnya menggunakan awalan blasto atau akhiran blastic tang ditambahkan pada istilah dasarnya. (Jacson, 1997)

3.2.1Tekstur Berdasarkan Ketahanan Terhadap Proses Metamorfosa

Berdasarkan ketahanan terhadap prose metamorfosa ini tekstur batuan metamorf dapat dibedakan menjadi :

1. Relict/Palimset/Sisa

Merupakan tekstur batuan metamorf yang masih menunjukkan sisa tekstur batuan asalnya atau tekstur batuan asalnya nasih tampak pada batuan metamorf tersebut.

2. Kristaloblastik

Merupakan tekstur batuan metamorf yang terbentuk oleh sebab proses metamorfosa itu sendiri. Batuan dengan tekstur ini sudah mengalami rekristalisasi sehingga tekstur asalnya tidak tampak. Penamaannya menggunakan akhiran blastik.

3.2.2 Tekstur Berdasarkan Ukuran Butir

Berdasarkan butirnya tekstur batuan metmorf dapat dibedakan menjadi :

a. Fanerit, bila butiran kristal masih dapat dilihat dengan mata

b. Afanitit, bila ukuran butir kristal tidak dapat dilihat dengan mata.

3.2.3 Tekstur berdasarkan bentuk individu kristal

Bentuk individu kristal pada batuan metamorf dapat dibedakan menjadi :

a. Euhedral, bila kristal dibatasi oleh bidang permukaan bidang kristal itu sendiri.

b. Subhedral, bila kristal dibatasi oleh sebagian bidang permukaannya sendiri dan sebagian oleh bidang permukaan kristal disekitarnya.

c. Anhedral, bila kristal dibatasi seluruhnya oleh bidang permukaan kristal lain disekitarnya.

Berdasarkan bentuk kristal tersebut maka tekstur batuan metamorf dapat dibedakan menjadi :

a. Idioblastik, apabila mineralnya dibatasi oleh kristal berbentuk euhedral.

b. Xenoblastik/Hypidioblastik, apabila mineralnya dibatasi oleh kristal berbentuk anhedral.

3.2.4 Tekstur Berdasarkan Bentuk Mineral

Berdasarkan bentuk mineralnya tekstur batuan metamorf dapat dibedakan menjadi:

a. Lepidoblastik, apabila mineralnya penyusunnya berbentuk tabular.

b. Nematoblastik, apabila mineral penyusunnya berbentuk prismatic.

c. Granoblastik, apabila mineral penyusunnya berbentuk granular, equidimensional, batas mineralnya bersifat sutured (tidak teratur) dan umumnya kristalnya berbentuk anhedral.

d. Granoblastik, apabila mineral penyusunnya berbentuk granular, equidimensional, batas mineralnya bersifat unsutured (lebih teratur) dan umumnya kristalnya berbentuk anhedral.

Selain tekstur yang diatas terdapat beberapa tekstur khusus lainnya diantaranya adlah sebagai berikut :

a. Perfiroblastik, apabila terdapat mineral yang ukurannya lebih besar tersebut sering disebut porphyroblasts.

b. Poikloblastik/Sieve texture, tekstur porfiroblastik dengan porphyroblasts tampak melingkupi beberapa kristal yang lebih kecil.

c. Mortar teksture, apabila fragmen mineral yang lebih besar terdapat pada massa dasar material yang barasal dari kristal yang sama yang terkena pemecahan (crhusing).

d. Decussate texture yaitu tekstur kristaloblastik batuan polimeneralik yang tidak menunjukkan keteraturan orientasi.

e. Saccaroidal Texture yaitu tekstur yang kenampakannya seperti gula pasir.

f. Batuan mineral yang hanya terdiri dari satu tekstur saja, sering disebut berstektur homeoblastik.

4. Penamaan Dan Klasifikasi Batuan Metamorf

Kebanyakan penamaan batuan metamorf didasarkan pada kenampakkan struktur dan teksturnya dan beberapa nama batuan juga didasarkan jenis penyusun utamanya atau dapat pula dinamakan berdasrkan fasies metamorfiknya. Selain batuan yang penamaannya berdasarkan struktur , batuan metamorf yang lainnya yang banyak dikenal antara lain :

Ø  Amphibolit yaitu batuan metamorf dengan besar butir sedang sampai kasar dan mineral utama penyusunnya adalah amfibol (hornblende) dan plagioklas. Batuan ini dapat menunjukkan schystosity bila mineral prismatiknya terorientasi.

Ø  Eclogit yaitu batuan metamorf dengan besar butir sedang sampai kasar dan mineral pewnyusun utamanya adalah piroksen ompasit (diopsid kaya sodium dan aluminium) dan garnet kaya pyrope.

Ø  Granulit, yaitu tekstur batuan metamorf dengan tekstur granoblastik yang tersusun oleh mineral utama kuarsa dan feldspar serta sedikit piroksen dan garnet. Kuarsa dan garnet yang pipih kadang dapat menunjukkan struktur gneissic.

Ø  Serpentinit, yaitu batuan metamorf dengan komposisi mineralnya hampir semuanya berupa mineral kelompok serpentin.

Ø  Marmer, yaitu batuan metamorf dengan komposisi mineral karbonat (kalsit atau dolomit) dan umumnya berstektur granoblastik.

Ø  Skarn, yaitu marmer tang tidak murni karena mengandung mineral calesilikat seperti garnet, epidot.

Ø  Kuarsit, batuan metamorf yang mengandung lebih dari 80% kuarsa.

Ø  Soapstone, batuan metamorf dengan komposisi mineral utama talk.

Ø  Rodingit, batuan metamorf dengan komposisi cale-silikat yang terjadi akibat alterasi metasomatik batuan beku ultrabasa yang mengalami serpentinisasi

5. Aspek Ekonomis Batuan Metamorf

1.      Banyak digunakan untuk keperluan ekonomis seperti marmer yang digunakan untuk tegel, pelapis dinding dan lain-lain.

2.      Mineral-mineral pada batuan metamorf banyak dimanfaatkan untuk berbagai keperluan seperti mika yang digunakan untuk bahan pembuatan elektronik, garnet sebagai hiasan karena merupakan semi precious stone.

3.      Proses metamorfisme dapat menghasilkan endapan mineral logam yang dimanfaatkan untuk keperluan industri, seperti hematite, magnetit, spinel, pirit, kalkopirit, galena.