Batuan Metamorf

Definisi Batuan Metamorf

Metamorphisme berasal dari bahasa Yunani; meta : change, morph : form. Batuan Metamorf adalah batuan yang merupakan produk dari proses metamorfisme (perubahan) dari batuan yang telah ada sebelumnya, yang karena proses metamorfisme mengalami perubahan, baik tekstur maupun komposisi mineralogi. Istilah untuk menyebut batuan asal dari batuan metamorf adalah protolith.

Proses metamorfisme sendiri dapat dianalogikan dengan proses diagenesis pada batuan sedimen. Perbedaannya, diagenesis terjadi pada kondisi temperatur di bawah 200˚C dan tekanan di bawah 300 MPa. metamorfisme terjadi pada kondisi sebaliknya. Meskipun pada proses metamorfisme terjadi perubahan tekstur dan komposisi, namun yang harus diperhatikan bahwa pada proses metamorfisme ini tidak terjadi perubahan fase.

Struktur Batuan Metamorf

Secara umum, struktur batuan metamorf terdiri atas foliasi dan non-foliasi. Foliasi adalah struktur paralel yang ditimbulkan oleh mineral-mineral pipih sebagai akibat proses metamorfosa. Foliasi ini dihasilkan oleh metamorfosa regional dan metamorfosa kataklastik. Sedangkan non-foliasi adalah struktur yang dibentuk oleh mineral yang equidimensional, dimana terdiri dari butiran-butiran (granular). Struktur non-foliasi ini dihasilkan oleh metamorfosa termal.

1.   Struktur Foliasi

a)   Staycleavage, merupakan peralihan dari sedimen yang berubah ke metamorf. Mineral-mineralnya berukuran halus dan kesan kesejajarannya halus sekali dengan memperlihatkan belahan-belahan yang rapat dimana mulai terdapat daun-daun mika halus.

Struktur slate

b)   Filitik (Phylitic), merupakan struktur yang hamper mirip dengan staycleavage hanya mineral dan kesejajarannya sudah mulai agak kasar.

Struktur phylitic

c)    Skistosa (Schistosity), merupakan struktur dimana mineral pipih lebih dominan disbanding mineral butiran.

Struktur skist

d)   Gneistosa (Gneissic), yaitu struktur dimana jumlah mineral-mineral yang granular relative lebih banyak dari mineral-mineral pipih.

Struktur gneiss

2.   Struktur Non-foliasi

Struktur non-foliasi adalah struktur yang tidak memperlihatkan adanya penjajaran mineral penyusun batuan metamorf. Adapun yang termasuk struktur ini adalah:

a)   Hornfelsik, dicirikan dengan adanya butiran-butiran yang seragam, berbentuk pada bagian dalam daerah kontak sekitar tubuh batuan beku.

b)   Milonitik, yaitu struktur yang berkembang karena adanya penghancuran batuan asal yang mengalami metamorfosa dinamo.

c)   Kataklstik, yaitu struktur yang hamper sama dengan milonitik hanya butirannya lebih kasar.

d)  Pilonitik, yaitu struktur yang menyerupai milonitik tetapi butirannya lebih kasar dan strukturnya mendekati tipe filitik.

e)   Augen, seperti struktur flaser tetapi lensa-lensanya terdiri dari butir-butir feldspar dalam masa dasar yang lebih halus

f)    Granulosa, hampir sama dengan hornfelsik hanya butirannya mempunyai ukuran yang berbeda-beda.

g)   Liniasi, diperlihatkan oleh adanya kumpulan mineral yang berbentuk seperti jarum.

Tekstur Batuan Metamorf

Tekstur merupakan kenampakan batuan yang dilihat berdasarkan pda ukuran, bentuk dan orientasi butir mineral dan individu penyusun batuan metamorf. Pada batuan metamorf, tekstur dibedakan menjadi:

1.        Tekstur berdasarkan Ketahanan terhadap Proses Metamorfisme

Berdasarkan ketahanan terhadap proses metamorfisme, tekstur batuan metamorf dibagi menjadi:

a)    Kristaloblastik, merupakan teksur pada batuan metamorf yang terbentuk oleh sebab proses metamorfisme itu sendiri. Dicirikan dengan tidak terlihatkan tekstur asalnya.

b)   Relict, merupakan tekstur pada batuan metamorf yang masih menunjukkan sisa tekstur dari batuan asalnya.

2.        Tekstur berdasarkan Ukuran Butir

Berdasarkan ukuran butirnya, tekstur batuan metamorf dibedakan menjadi:

a)    Fanerik, apabila butir kristal dapat dilihat dengan mata telanjang.

b)   Afanitik, apabila butir kristal tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.

3.        Tekstur berdasarkan Bentuk Individu Kristal

Bentuk individu kristal pada batuan metamorf dapat dibedakan menjadi:

a)   Euhedral, apabila batas dari mineral adalah bentuk asli dari bidang kristal.

b)   Subhedral, apabila sebagian dari batas kristalnya sudah tidak terlihat lagi.

c)   Anhedral, apabila mineral sudah tidak mempunyai bidang kristal asli.

Berdasarkan bentuk kristal tersebut maka tekstur batuan metamorf dibedakan menjadi:

a)   Idioblastik, yaitu tekstur dimana bentuk mineral penyusunnya euhedral.

b)   Xenoblastik, yaitu tekstur dimana bentuk mineral penyusunnya anhedral.

4.        Tekstur berdasarkan Bentuk Mineral

Berdasarkan bentuk mineralnya, tekstur batuan metamorf dapat dibedakan menjadi :

a)      Lepidoblastik, yaitu tekstur batuan metamorf yang didominasi oleh mineral-mineral pipih yang memperlihatkan orientasi sejajar.

b)      Granoblastik, yaitu tekstur yang terdiri dari mineral-mineral yang membentuk butiran seragam.

c)       Nematoblastik, yaitu tekstu yang terdiri dari mineral-mineral berbentuk prsmatik menjarum yang memperlihatkan orientasi sejajar.

d)     Porfiroblastik, yaitu tekstur dimana suatu kristal besar tertanam pada masa dasar yang relatif halus.

Macam-macam Protolith

1.      Pellitic Rock

Merupakan batuan asal yang kaya unsur aluminium. Umumnya berupa batuan sedimen berukuran halus, seperti mudrock dan shale. Kaya akan senyawa alumina seperti, mineral lempung, mika, kyanit, silimanit, andalusit, garnet.

2.      Quartzo-Feldspathic Rock

Merupakan batuan yang kaya akan mineral kuarsa dan feldspar, seperti granitic rock dan arkosic sandstone. Mineral tersebut relatif stabil terhadap proses metamorfisme.

3.      Calcareous Rock

Merupakan batuan yang kaya unsur kalsium, yang merupakan batuan karbonat.

4.   Basic Rock

Merupakan batuan yang kaya unsur Fe-Mg tetapi miskin silika, seperti gabbro-basalt. Batuan ini kaya akan mineral biotit, klorit, hornblenda dan calcic plagioclase serta epidot.

5.    Magnesian Rock

Merupakan batuan yang kaya unsur Mg, tetapi miskin Fe. Mengandung mineral seperti serpentin, brucite, talc, dolomit, tremolit. Batuannya misalnya golongan ultrabasic rock : peridotit, dunit, piroksenit

6.    Ferriginous Rock

Merupakan batuan yang kaya unsur Fe, tetapi sedikit Mg.  Mineralnya : greenalite, minnesotait, hematit, magnetit, fayalite, almandine garnet, ferrohedenbergite dll.

7.    Manganiferous Rock

Merupakan batuan yang kaya akan unsur mangaan. Mineralnya seperti stipnomelane dan spesartine.

Grade of Metamorphism

1. Low grade metamorphism

Merupakan metamorfisme berderajad rendah, yang terjadi pada suhu 200-320˚C dan tekanan yang relatif rendah. Dicirikan dengan melimpahnya mineral hydrous (kaya H2O dalam struktur kristalnya) : Clay mineral, klorit, serpentin Biotit (mineral hydrous yang tetap stabil pada high grade metamorphism), muskovit (Akan hilang pada high grade metamorphism)

2. High grade metamorphism

Metamorfisme yang terjadi pada suhu di atas 320˚C dan tekanan relatif tinggi. Seiring meningkatnya suhu, maka keberadaan mineral hidrous akan berkurang dengan hilangnya H2O. Didominasi mineral anhidrous : piroksen, garnet.

Tipe-Tipe Metamorfosa

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

·         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).

1.         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.

2.         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.

3.         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.

·         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.

b.      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.  

c.       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.  

d.      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. 

Tipe-tipe metamorfosa

e.    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 panas bumi (geothermal).

f.     Metamorfosa Retrogade/Diaropteris

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

Klasifikasi dan Penamaan Batuan Metamorf

Kebanyakan penamaan batuan metamorf didasarkan pada kenampakan struktur dan teksturnya serta beberapa nama batuan juga didasarkan pada jenis penyusun utamanya atau dapat pula dinamakan berdasarkan fasies metamorfismenya.

Selain batuan yang penamaannya berdasarkan struktur, batuan metamorf yang lainnya yang banyak dikenal antara lain:

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

b.    Eclogit, yaitu batuan metamorf dengan besar butir sedang sampai kasar dan mineral utama penyusunnya adalah piroksen ompasit (diopsid kaya sodium dan aluminium) dan garnet kaya pyrope.

c.    Granulit, yaitu 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.

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

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

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

g.    Soapstone, yaitu batuan metamorf dengan komposisi mineral utama talk.

Tekstur		Komposisi	Tipe	Batuan Asal	Nama Batuan
Foliasi	Slaty	Mika	Regional	Mudstone	Slate
	Phyllitic	Kuarsa, Mika, Klorit	Regional	Mudstone	Phyllite
	Schistose	Kuarsa, Mika	Regional	Slate	Schist
	Schistose	Amphibole, Plagioklas	Regional	Basalt atau Gabbro	Amphibolite
	Gneissic	Feldspar, Mika, Kuarsa	Regional	Schist	Gneiss
Non Foliasi		Karbon	Kontak atau Regional	Bituminous Coal	Anthracite Coal
		Kuarsa, fragmen batuan	Kontak atau Regional	Conglomerate	Metaconglomerate
		Kalsit	Kontak atau Regional	Limestone	Marble
		Kuarsa	Kontak atau Regional	Sandstone	Quartzite

Tabel 2.1 Klasifikasi Batuan Metamorf berdasarkan W.T. Huang (1962)