Topik
4
A.Teori Tentang unsur kimia magma
Sebelum
membahas tentang unsur kimia magma sebelumnya alangkah baiknya kita mengetahui
terlebih dahulu mengenai asal-usul magma,Condie (1982) menyebukan bahwa kebanyakan kemunculan magma dihasilkan
dibatas lempeng, kecuali pada sesar transform yang bilamanapun ada dihasilkan
magma dalam jumlah sedikit. Lingkungan dimana magma dihasilkan dapat
dikelompokkan ke dalam lingkungan tepi lempeng (plate margin) dan bagian tengah
lempeng (intraplate) yang didalamnya dapat dibagi lagi menjadi tujuh tataan
tektonik lempeng (tabel 1.1). Dipihak lain Wilson (1989) menjelaskan bahwa lingkungan
tataan tektonik pembentuk magma meliputi tepi lempeng konstruktif, tepi lempeng
destruktif, tataan bagian tengah lempeng samudra dan tataan bagian tengah
lempeng benua (tabel 1.2). selain itu McBirney (1984) memberikan perkiraan
angka kecepatan pembentukan magma (km3 per tahun) didalam lingkungan-lingkungan
tektonik yang berbeda-beda tersebut (tabel 1.3). tampak bahwa kecepatan
pembentukan magma pada batuan plutonik jauh lebih cepat (29,5 km3/tahun)
dibanding pada batuan gunung api (4,1 km3/tahun) untuk masing-masing lokasi
tataan tektoniknya.
Magma
adalah cairan atau larutan silika pijar yang terbentuk secara ilmiah,terbentuk akibat
mencairnya batuan di dalam bumi sehingga menghasilkan panas. Magma memiliki
suhu antara 900 – 1200 0C dan bersifat mobile atau mudah bergerak dan terbentuk atau berasal dari kerak
bumi bagian bawah hingga selubung bumi bagian atas.
Pada dasarnya distrubusi magma tampak berhubungan denga
tegasan tektonik didalam kerak maupun dimantel bagian atas seperti yang
digambarkan oleh Ringwood (1969; Gambar 1.1). lingkungan tegasan ekstensif
seperti punggungan samudera, cekungan tepi lautan dan regangan benua dicirikan
oleh seri magma tholeit, atau dalam hal ini diregangan benua dicirikan oleh
vulkanisme bimodal yang meliputi seri magma tholeit dan seri magma alkali.
Jalur subduksi/penekukan diasosiasikan dengan dominasi tegasan kompresif yang
menghasilkan seri magma kapur alkali. Daerah dengan tegasan minor (kompresif
atau ekstensif) seperti cekungan samudera adalah daerah kraton/atau inti benua
dicirikan oleh seri magma tholeit atau seri magma alkali.
Telah dijelaskan dimuka bahwa sebagian besar pembentukan
magma berlangsung pada batas lempeng litosfer seperti yang sering dijumpai di
punggungan tengah samudera, busur kepulauan dengan bagian tepi benua aktif yang
merupakan batas-batas persentuhan lempeng. Namun demikan pembentukan magma juga
berlangsung secara terpisah-pisah menempati bagian tengah lempeng yaitu
pusat-pusat magmatisme yang bersumber dari hot spot. Seperti yang ditunjukkan
gambar 1.1. diatas, bahwa lokasi hotspot terletak didekat punggungan samudera,
bagian tengah lempeng samudera dan berada pada lempeng-lempeng benua.
Berdasarkan hal itu maka diperkirakan magma yang membentuk kerak samudera
dipunggungan tengah samudera berasal dari peluburan bagian paling atas
astenosfer, sedangkan yang membangun pulau-pulau samudera (Hawaii) berasal dari
peluburan bahan dibagian dalam mantel bumi.
Batasan tersebut diatas adalah
berdasarkan sifat fisik magma,maka secara kimia-fisika,magma adalah sistem
komponen ganda (multi component system)dengan fasa cairan dan sejumlah Kristal
yang mengapung didalamnya magma tersebut sebagai komponen utama,disamping fasa
gas pada keadaan tertentu.Beberapa batasan dan hipotesis magma telah diberikan
oleh para ahli seperti Grout (1947),Turner dan Verhoogen (1960),dan Taneda
(1970),dll.
Hipotesis magma primer menurut Dally
(1933).
1.
.Magma
yang terisolasi pada earth-shell,bersifat
heterogen dan dapat dikatakan mewarisi keadaaan bumi semula.Kemudian dengan
adanya pengaruh tekanan relief yang memadai akan menghasilkan apa yang disebut liqua faqtion secara setempat dan
berasal dari bahan habluran.Pencairan batuan dapat dipengaruhi oleh tenaga
panas yang diakibatkan gesekan karena deformasi (deformation) & peluruhan mineral radioaktif.surutnya gas
secara setempat juga akan menyebabkan terpisahnya magma,pada umumnya magma
jenis ini mengggambarkan suatu lidah cair yang terperas keatas dari asalnya
yang jauh didaerah habluran dibawah permukaan bumi.
2.
Magma
yang bersifat homogeny,misalnya basalt habluran ataun eglokit yang
meleleh,perubahan balastic durovitreous menjadi
liqua vitreous akibat surutny gas
secara setempat,basaltan yang tepat vitreous kecuali pada bagian upper shell dimana bahan telah
menghablur,peridotit habluran dan karena pelelehan setempat akan mengakibatkan
terjadinya cairan basaltan,serta liqua
vitreous peridotit .
3.
Magma
primer tanpa spesifikasi awal,yaitu magma granitic dan magma basaltic.
Magma
adalah bahan induk batuan beku.Lava adalah magma yang keluar melalui lubang
pada gunung api.kebanyakan magma membeku dibawah permukaan dan bahan yang
terakhir saja yang dapat terlihat yaitu batuan beku.Magma diartikan sebagai
bahan batuan yang melebur,mengandung fasa uap yang menguap sewaktu
membeku,dalam proses ini memaikan proses yang sangat penting dalam arah
pembentukan hablur.
Menurut
Bunsen magma”primer” terdiri dari dua jenis yaitu granit dan basalt,dan batuan
beku yang mengandung campuraedahn batuan.Batuan beku yang terdapat dibumi ini
kebanyakan bisa dimasukan kedalam kedua jenis batu ini yaitu granit dan basalt.
UNSUR KIMIA MAGMA
Senyawa
kimiawi magma,yang dianalisis melalui hasil konsolidasinya dipermukaan dalam
bentuk batuan gunung api,dapat dikelompokan menjadi :
1. Senyawa-senyawa
volatile yang terutama terdiri dari fase gas,seperti CH4 ,CO2, HCL, H2S, SO2,NH3,dll.
Komponen ini akan mempengaruhi magma antara lain :
a. Kandungan
volatile,khususnya H2O,akan menyebabkan pecahnya ikatan Si-O-Si yang akan
mempengaruhi inti Kristal,apabila nilai viskositas magma ini rendah,maka difusi
akan bertambah dan pertumbuhan Kristal akan terjadi.
b. Kandungan
volatile khususnya H2O,akan mempengaruhi suhu kristalisasi sebagian fase
mineral. Pada beberapa jenis magma fase mineral yang menghablur akan
berubahsehingga terjadi penyimpangan terhadap reaksi Bowen.
c. Volatile
dalam magma menentukan besarnya tekanan selama proses naiknya magma
kepermukaan.
d. Unsur
–unsur tersebut akan mempengaruhi jenis kegiatan gunung api seperti
terbentuknya piroklastik,awan panas dan sebagainya disamping tekstur dan bentuk
Kristal seperti lubang-lubang gas.
e. Unsur-unsur
volatile akan mempengarusi prose pemisahan unsur-unsur tersebut dari magma.
Apabila tekanan total lebih besar dari tekanan air dalam magma dengan catatan
landaian tekanan rata-rata dalam bumi
adalah 0,28 k bar/km,maka uap air tidak akan terbentuk.
2. Senyawa-senyawa
yang bersifat non volatile dan merupakan unsur-unsur oksida dalam magma.
Jumlahnya yang mencapai 99% isi,sehingga merupakan mayor element,terdiri dari oksida-oksida SiO2,Al2O3,FE2O3 ,FeO ,MnO
,MgO ,CaO, Na2O ,K2O,TiO2,dan P2O5.
3. Unsur
lain yang disebut unsur jejak atau trace
element,dan merupakan minor element,seperti Rubidium (Rb), Barium (Ba),
Stronsium (Sr), Nikel (Ni),Cobalt (Co) ,Vanadium (V),Croom (Cr),Lithium
(Li),Sulphur (S),dan Plumbun (Pb). Unsur-unsur ini terdapat tidak sebagai
oksida dan tidak dapat digunakan sebagai dasar untuk penggolongan magma,
unsur-unsur ini sangat membantu dalam menentukan genesa magma,seperti halnya
kandungan Sr dan Pb dalam basalt samudra yaitu mencirikan asalnya dari selubung
bumi.gejala pelelehan sepihak (partial melting) akan mengkonsentrasikan
isotope. Sedangkan pelelehan selubung bumi yang menhasilkan magma primer
basaltic ditunjukan oleh perbandingan Sr87/Sr86 > 0,704 dan Pb206/Pb204 <
18,6 . lava basaltic dari lantai samudra akn memiliki nilai perbandingan K/Rb
tinggi (Charmichael,1974). Sedangkan basalt benua mengandung Ni, Cr dan Co yang
lebih rendah dari yang dikandung oleh lantai samudra (Ringwoad,1975)
Komposisi
gas gunungapi dalam persen isi,ternyata berbeda untuk semua jenis batuan dan
gunungpi,seperti yang terlihat dalam table (Mc.Donald,1972).
|
Kandungan
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
|
|
Co2
|
21,40
|
46,20
|
40,90
|
10,10
|
|
|
|
Co
|
0,80
|
0,70
|
2,40
|
2,00
|
|
|
|
H2
|
0,90
|
0,03
|
0,80
|
0,20
|
|
|
|
So2
|
11,50
|
14,30
|
4,40
|
-
|
|
|
|
S2
|
0,70
|
0,00
|
-
|
0,50
|
|
|
|
So3
|
1,80
|
38,80
|
-
|
-
|
|
|
|
Cl2
|
0,10
|
0,00
|
-
|
0,40
|
|
|
|
F2
|
0,00
|
0,00
|
-
|
3,30
|
||
|
HCL
|
-
|
-
|
-
|
-
|
||
|
N dan Gas jarang
|
10,10
|
16,60
|
8,30
|
0,90
|
||
|
H2O
|
52,70
|
71,40
|
43,20
|
82,50
|
||
B. Teori tentang Susunan kimia dan
komposisi mineral batuan beku
Menurut Hulburt (1977) Pembagian
batuan beku berdasarkan komposisi ini telah lama menjadi standar dalam geologi,
dan di bagi dalam empat golongan yaitu :
a. Batuan Beku Asam
Termasuk
golongan ini bila batuan beku tersebut mengandung silika (SiO2) lebih
dari 66%.contoh batuan ini dalah Granit dan Ryolit. Batuan yang tergolong
kelompok ini mempunyai warna terang (cerah) karena (SiO2) yang kaya
akan menghasilkan batuan dengan kandungan kuarsa, dan alkali feldspar dengan
atau tanpa muskovit.
b. Batuan Beku Menengah
(intermediat)
Apabila batauan tersebut mengandung
52 – 66% silika maka termasuk dalam kelas ini. Batuan ini akan berwarnagelap
karena tingginya kandungan mineral feromagnesia. Contoh batuan ini adalah
Diorit dan Andesit.
c.
Batuan Beku Basa
Yang termasuk kelompok batuan beku
ini adalah bataun yang mengandung 45 – 52% silika. Batuan ini akan memiliki
warna hitam kehijauan karena terdapat kandungan mineral olivine. Contoh batuan
ini adalah Gabbro dan Basalt.
d. Batuan Beku Ultra Basa
Golongan
batuan beku ini adalah apabila bataun beku mengnadung 45% SiO2 .
Warna batuan ini adalah hijau kelam karena tidak terdapat silika bebas sebagai
kuarsa. Contoh batuan ini adalah Peridotit dan Dunit.
B.
Teori tentang Klasifikasi Batuan Beku Berdasarkan Mineralogi
Analisa
kimia batuan beku itu pada umumnya memakan waktu, maka sebagian besar
klasifikasi batuan beku berdasarkan atas susunan mineral dari batuan itu.
Mineral-mineral yang biasanya dipergunakan ialah mineral kuarsa, plagioklas,
potassium feldspar dan foid untuk mineral felsik. Sedangkan untuk mafik mineral
biasanya mineral amphibol, piroksen, dan olivine (Graha 1987).
Klasifikasi yang didasarakan atas
mineralogi dan tekstur akan lebih dapat mencerminkan sejarah pembentukan batuan
daripada atas dasar komposisi kimia. Tekstur batuan beku adalah mengambarkan
keadaan yang mempengaruhi pembentukan batuan itu sendiri. Seperti tekstur
granular memberi arti akan keadaan yang serba sama, sedangkan tekstur
porfiritik memberikan artibahwa terjadi dua generasi pembentukan mineral. Dan
tekstur afanitik mengambarkan pembekuan yang cepat (Graha, 1987).
Klasifikasi batuan beku yang dibuat
oleh Russell B Travis (1955), dalam klasifikasi ini tekstur batuan beku yang
didasrkan pada ukuran butir mineralnya dapat dibagi menjadi:
a. Batuan Dalam
Bertekstur faneritik yang berarti
mineral-mineral menyusun batuan tersebut dapat dilihat dengan mata biasa tanpa
bantuan alat pembesar.
b. Batuan Gang bermasa dasar
faneritik
Bertekstur porfiritik dengan masa
dasar faneritik.
c. Batuan Gang bermasa dasar
afanitik
Bertekstur porfiritik dengan masa
dasar afanitik.
d.Batuan Lelehan
Bertekstur afanitik, dimana individu
mineralnya tidak dapat dibedakan atau dilihat dengan mata biasa.
C. Teori tentang Pengelompokan batuan beku secara kimia
Dalam siklus Batuan (Rock cycle), selain terbentuk langsung
dari pembekuan magma, batuan beku dapat juga terbentuk dari batuan lain seperti
batuan metamorf yang megalami peleburan dan pembekuan, lalu dapat juga
terbentuk dari batuan sedimen yang telah mengalami “melting” lalu mendingin
menjadi batuan beku.
Jika
magma adalah awal dari terbentuknya batuan beku, maka seharusnya komposisi
batuan tidaklah jauh berbeda dengan komposisi asalnya, yaitu magma. Magma adalah
cairan atau larutan silikat pejar yang terbentuk secara alamiah, bersifat mudah
bergerak (mobile), bersama antara 90°-110°C dan berasal atau terbentuk pada
kerak bumi bagian bawah hingga selubung bagian atas (F.F Grounts,1947;
Turner&Verhoogen,1960; H.Williams,1962). Secara fisika, magma merupakan
sistem berkomponen ganda (multi compoent system) dengan fase cair dan sejumlah
kristal yang mengapung di dalamnya sebagai komponen utama, dan pada keadaan
tertentu juga berfase gas.
Dally
(1933) berpendapat bahwa magma asli bersifat basa dan encer atau memiliki
viskositas rendah, dengan kandunganunsur kimia berat, kadar H+, OH-,
dan gas tinggi, sedangkan magma yang bersifat asam memiliki sfat-sifat yang
berlawanan dengan magma basa.
Bunsen
(1951), berpendapat bahwa ada 2 jenis magma, yaitu magma Basaltis (basa) dan
magma Granitis (asam). Dan batuan beku merupakan hasil pembekuan dari salah
satu jenis atau pencampuran kedua jenis magma ini yang kemudian mempunyai
komponen lain.
Komponen-komponen
kima yang terdapat dalam magma tentunya sangat berkaitan denngan komposisi
akhir batuan beku yang terbentuk. Secara lebih jauh, sebenarnya magma dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis berdasarkan kandungan-kandungan unsur
kimia tertentu, namun pada akhirnya pada proses pembekuan magma menjadi batuan
beku mengalami proses-proses yang tiidak jauh berbeda. Proses-proses yang
terjadi pada saat pembekuam magma secara kimiawi adalah terjadinya proses
pengelompokan unsur-unsur kimia sejenis, yang nantinya akan membentuk kristal
atau mineral-mineral tertentu sesuai dengan sifatnya, asam atau basa. Proses
ini dapat dijelaskan secara diagramatik dalamBowen’s Reaction Series.
Bowen’s Reaction Series
Pada
seri reaksi Bowen ini sacara garis besar menjelaskan bahwa pada saat proses
pendinginan magma, sebenarnya magma tidak langsung semuanya membeku, namun
terjadi proses pembentukan mineral-mineral seiring dengan turunnya suhu magma
secara perlahan, dan pada tiap penurunan suhu tertentu menghasilkan jenis
mineral yang berbeda. Mineral-mineral yang terbentuk pertama, seperti Olivine,
Anortit, dan lain-lain, merupaka mineral-mineral yang bersifat basa, memiliki
kristal besar karena proses pembekuan yang lambat, serta secara lebih jauh
batuan beku yang mengandung mineral-mineral bersifat basa ini juga akan
bersifat basa. Sedangkan mineral-mineral yang terbentuk di akhir reaksi Bowen,
seperi Muscovite dan Quartz merupakan mineral yang bersifat asam. Dan dari seri
reaksi Bowen, semakin asam mineral, maka kandungan unsur-unsur silikanya
semakin banyak. Jadi, salah satu komponen yang diperhitungkan dalam
pengklasifikasian batuan beku secara kimiawi dapat dilihat dari kandungan unsur
silika dalam batuan dan karena secara kimiawi unsur-unsur terdapat dalam mineral,
maka batuan beku juga diklasifikasikan berdasarkan mineralogi yang sebenarnya
merupakan representasi lebih kompleks dari pengklasifikasian berdasarkan
komposisi kimianya. Selanjutnya, kahadiran mineral-mineral tertentu dalam
batuan beku ini mempengaruhi pemberian nama serta memberikan gambaran proses
pembentukan, serta menggambarkan komposisi kima batuan.
Berdasarkan sifat kimianya, secara umum batuan beku di kelompokkan dalam4 jenis
kelompok seperti berikut:
1. Batuan beku asam (acid), kandungan silika >
65%
Granit :
faneritik atau faneroporfiritik, berwarna cerah
Ryolit : seperti
granit namun bertekstur afanitik atau porfiroafanitik, merupakan batuan lelehan granit.
2. Batuan beku intermediet, kandungan silika 52% -
66%.
Diorit : faneritik atau faneroporfiritik, berwarna
abu abu hingga abu abu gelap.
Andesit : seperti Diorit namun bertekstur afanitik
atau porfiroafanitik,
merupakan batuan lelehan Diorit
3. Batuan
beku basa, kandungan silica 45% - 52%
Gabro :
faneritik atau faneroporfiritik, berwarna abu abu gelap hingga
hitam
Basalt : seperti Gabro namun bertekstur afanitik
atau porfiroafanitik,
merupakan batuan lelehan Gabro
4. Batuan beku ultra basa (ultra basic), kandungan
silika < 15%
Dunite :
berkomposisi olivin hampir 100%
Peridotite :
berkomposisi olivin dominan dengan pyroxene
Piroksenit :
berkomposisi piroksen hampir 100%
Senyawa-senyawa oksida seperti SiO2, TiO2,
Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, MgO,
CaO, Na2O, K2O,H2O, dan P2O5 yang
terkandung dalam mineral dapat digunakan sebagai acuan untuk mengklasifikasikan
batuan beku berdasarkan kandungan kimianya. Analisis kimia batuan dapat
digunakan sebagai jalan untuk menentukan bagaimana pembentukan magma, pendugaan
temperatur dankedalaman magma asal. Saat akan menganalisis komposisi kimia pada
batuan beku, syarat utama batuan beku tersebut dapat dianalisis adalah bahwa
sampel batuan haruslah segar dan tidak lapuk, karena proses-proses seperti
pelapukan atau ubahan dapat mengubah komposisi kimia batuan.
Kandungan
senyawa kima batuan ekstrusi identik dengan batuan intrusinya, asalkan dalam 1
kelompok. Perbedaan yang ada hanyalah tempat pembentukannya saja yang
mengakibatkan perbedaan tekstur batuan, seperti ukuran butir mineral dan
derajat kristalisasi.
Tabel
Kesamaan Senyawa Kimia dari Batuan Intrusi dan Batuan Ekstrusi Yang Masih Dalam
Satu Kelompok
|
Batuan
Intrusi
|
Batuan
Ekstrusi
|
|
Granit
Syenit
Diorit
Tonalit
Monzonit
Gabro
|
Riolit
Trachyte
Andesit
Dasit
Latite
Basalt
|
D. Evolusi unsur kimia magma
1. Proses Pembentukan Magma
Para
ahli geologi dan vulkanologi bahwa panas bumi berasal dari proses “pembusukan”
mineral radioaktif. Pada unsur radioaktif yang terkandung pada suatu mineral,
pada saat unsur tersebut meluruh (desintegration) menjadi unsur radioaktif yang
susunannya lebih stabil, akan mengeluarkan sejumlah bahan (tenaga) panas yang
mampu melelehkan batuan disekitarnya.
Secara
teoritik, zat radioaktif akan semakin berkurang, pada kedalaman yang semakin
besar. Dari pemahaman seperti ini pula maka lahir beberapa istilah yang
berhubungan dengan suhu dan kedalaman. Landaian panas bumi normal (geothermal
gardien) adalah istilah yang menerangkan bertambah besarnya suhu apabila kita
susun hingga kedalaman tertentu, yakni sekitar 3oC/100 m. Sedangkan besarnya
derajat geothermal normal (geothermal degree) adalah 1o C/33 m – 1o C/45 m.
Variasi derajat geothermal ini disebabkan oleh beberapa faktor antara lain;
kondisi batuan, proses hidrokimia batuan, kerja air tanah, kerja air permukaan
dan konsentrasi mineral radioaktif. Secara teoritis semakin kearah inti bumi, derajat
geothermal akan mencapai 193.600o C sehingga unsur-unsur di dalam selubung dan
inti bumi berada dalam keaadaan cair.
Syarat-syarat
yang dibutuhkakan bagi suatu proses pembentukan magma (Ringwood, 1975) adalah:
a.
Bahan kerak dimana lelehan bahan kerak (magma anateknik) apabila sempurna akan
membentuk magma sintaksis, jika prosesnya tidak sempurna akan membentuk
neoformis saja.
b.
Bahan selubung dimana dalam laporan ini terdapat basalt peridotit dengan perbandingan
1 : 3
Di permukaan Bumi, magma muncul di
tiga lokasi yaitu di daerah pemekaran lempeng, di jalur vokanik yang
berasosiasi dengan zona penunjaman lempeng, dan di daerah hot spot yang muncul
di lantai samudera.
Magma yang muncul di zona pemekaran
lempeng kerak Bumi berasal dari mantel dan membeku membentuk kerak samudera.
Demikian pula magma yang muncul
sebagai hot spot, berasal dari mantel. Hot spot ini di lantai samudera
membentuk gunungapi atau pulau-pulau gunungapi di tengah samudera. Karena
lempeng samudera terus bergerak, maka terbentuk deretan pulau-pulau tengah
samudera, seperti Rantai Pulau-pulau Hawai di Samudera Pasifik.
Sementara itu, magma yang muncul di
zona penunjaman berasal dari kerak samudera yang meleleh kembali ketika dia
menunjam masuk kembali ke dalam mantel. Ketika berjalan naik ke permukaan Bumi,
magma ini juga melelehkan sebagian batuan yang diterobosnya. Kemunculan magma
ini membentuk deretan gunungapi. Di Indonesia, sebagai contoh, deretan
gunungapi seperti ini memanjang mulai dari Sumatera, Jawa, Nusatenggara sampai
ke Maluku. Di sekeliling Samudera Pasifik, deretan gunungapi ini membentuk apa
yang dikenal sebagai Ring of fire.
Komposisi kimiawi magma dari
contoh-contoh batuan beku terdiri dari :
- Senyawa-senyawa
yang bersifat non volatile dan merupakan senyawa oksida dalam magma.
Jumlahnya sekitar 99% dari seluruh isi magma , sehingga merupakan mayor
element, terdiri dari SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, CaO, Na2O, K2O,
TiO2, P2O5.
- Senyawa
volatil yang banyak pengaruhnya terhadap magma, terdiri dari fraksi-fraksi
gas CH4, CO2, HCl, H2S, SO2 dsb.
- Unsur-unsur
lain yang disebut unsur jejak (trace element) dan merupakan minor element
seperti Rb, Ba, Sr, Ni, Li, Cr, S dan Pb.
Beberapa ahli memiliki pendapat
yang berbeda tentang Magma Primer, diantaranya :
Dally 1933, Winkler (Vide W. T. Huang 1962)
berpendapat lain yaitu magma asli (primer) adalah bersifat basa yang
selanjutnya akan mengalami proses diferensiasi menjadi magma yang bersifat
lain.
Bunsen (1951, W. T. Huang, 1962)
mempunyai pandapat bahwa ada dua jenis magma primer, yaitubasaltis dan granitis
dan batuan beku merupakan hasil campuran dari dua magma ini yang kemudian
mempunyai komposisi lain.
Magma pada perjalanannya dapat
mengalami perubahan atau disebut dengan evolusi magma. Proses perubahan ini
menyebabkan magma berubah menjadi magma yang bersifat lain oleh proses-proses
sebagai berikut :
Hibridasi : proses pembentukan
magma baru karena pencampuran 2 magma yang berlainan jenis.
Sintetis : Pembentukan magma baru
karena adanya proses asimmilasi dengan batuan samping.
Anateksis :
proses pembentukan magma dari peleburan batu-batuan pada kedalaman yang sangat
besar.
Dan dari proses-proses diatas,
magma akan berubah sifatnya, dari yang awalnya bersifat homogen pada akhirnya
akan menjadi suatu tubuh batuan beku yang bervariasi.
Diferensiasi magma adalah suatu
tahapan pemisahan atau pengelompokan magma dimana material-material yang
memiliki kesamaan sifat fisika maupun kimia akan mengelompok dan membentuk
suatu kumpulan mineral tersendiri yang nantinya akan mengubah komposisi magma
sesuai penggolongannya berdasarkan kandungan magma. Proses ini dipengaruhi
banyak hal. Tekanan, suhu, kandungan gas serta komposisi kimia magma itu
sendiri dan kehadiran pencampuran magma lain atau batuan lain juga mempengaruhi
proses diferensiasi magma ini. Secara umum, proses diferensiasi magma terbagi
menjadi :
Fraksinasi
(Fractional Crystallization)
Proses
ini merupakan suatu proses pemisahan kristal-kristal dari larutan magma karena
proses kristalisasi perjalan tidak seimbang atau kristal-kristal tersebut pada
saat pendinginan tidak dapat mengubah perkembangan. Komposisi larutan magma
yang baru ini terjadi sebagai akibat dari adanya perubahan temperatur dan
tekanan yang mencolok serta tiba-tiba.
Crystal
Settling / gravitational settling
Proses
ini meliputi pengendapan kristal oleh gravitasi dari kristal-kristal berat yang
mengandung unsur Ca, Mg, Fe yang akan memperluas magma pada bagian dasar magma chamber. Disini, mineral-mineral
silikat berat akan berada di bawah. Dan akibat dari pengendapan ini, akan
terbentuk suatu lapisan magma yang nantinya akan menjadi tekstur kumulat atau
tekstur berlapis pada batuan beku.
Liquid Immisbility
Larutan
magma yang memiliki suhu rendah akan pecah menjadi larutan yang masing-masing
akan membentuk suatu bahan yang heterogen.
Crystal
Flotation
Pengembangan
kristal ringan dari sodium dan potassium akan naik ke bagian atas magma karena
memiliki densitas yang lebih rendah dari larutan kemudian akan mengambang dan
membentuk lapisan pada bagian atas magma.
Vesiculation
Vesiculation
merupakan suatu proses dimana magma yang mengandung komponen seperti CO2,
SO2, S2, Cl2, dan H2O sewaktu-waktu
naik ke permukaan sebagai gelembung-gelembung gas dan membawa komponen-komponen
sodium (Na) dan potassium (K).
Rittmann
(1967) berpendapat bahwa ada 2 kerabat suite magma yaitu kerabat simatik
(simatic suite) dan kerabat sialik (sialic suite). Berasal samudera adalah
hasil I ”juvenil” yang berasal dari primary magma shell.
Nieuwenkamps
(1968) mengatakan bahwa pada tahapan kedua perkembangan bumi, bahan selubung
atas dan kerak telah mengalami suatu kesetimbangan geokimia yang dinamik,
sehingga berasal samudera yang telah terpisah dari selubung atas bumi bukan
merupakan bahan juvenil dari bakal bumi (proto earth), tapi berasal dari
lapisan sima. Demikian pula dengan dataran tinggi (plateau basalt), sedangkan
pluton granitic dan kerabat kapur alkali (calc alkali suite) berasal dari bahan
kerak sialek. Teori ini dikenal dengan Neohuttoniansism Theory.
Geongeaud
& Lettok (1960) mengatakan bahwa magma benua umumnya bersifat bebas
(independent), sedangkan magma basaltic berasal dari selubung atas bumi. Magma
asam atau magma Riolitik diduga berasal dari kerak Sialik.
2.
Evolusi Magma
Magma
dapat berubah menjadi magma yang bersifat lain oleh proses-proses sebagai
berikut:
a. Hibridisasi = pembentukan magma
baru karena pencampuran 2 magma yang berlainan jenis.
b. Sintesis = pembentukan magma baru karena proses asimilasi dengan batuan gamping.
c. Anateksis = proses pembentukan magma dari peleburan batuan pada kedalaman yang sangat besar.
Sehingga dari akibat-akibat proses tersebut magma selanjutnya mengalami perubahan daya kondisi awal yang homogen dalam skala besar sehingga menjadi suatu tubuh batuan beku yang bervariasi.
b. Sintesis = pembentukan magma baru karena proses asimilasi dengan batuan gamping.
c. Anateksis = proses pembentukan magma dari peleburan batuan pada kedalaman yang sangat besar.
Sehingga dari akibat-akibat proses tersebut magma selanjutnya mengalami perubahan daya kondisi awal yang homogen dalam skala besar sehingga menjadi suatu tubuh batuan beku yang bervariasi.
Gambar Skematik
proses differensiasi magma pada fase magmatik cair
Proses-proses
differensiasi magma (keterangan untuk Gambar 7) meliputi:
1.
Vesiculation, Magma yang mengandung unsur-unsur volatile seperti air (H2O),
Karbon dioksida (CO2), Sulfur dioksida (SO2), Sulfur (S) dan Klorin (Cl). Pada
saat magma naik kepermukaan bumi, unsur-unsur ini membentuk gelombang gas,
seperti buih pada air soda. Gelombang (buih) cenderung naik dan membawa serta
unsur-unsur yang lebih volatile seperti Sodium dan Potasium.
2.
Diffusion, Pada proses ini terjadi pertukaran material dari magma dengan
material dari batuan yang mengelilingi reservoir magma, dengan proses yang
sangat lambat. Proses diffusi tidak seselektif proses-proses mekanisme
differensiasi magma yang lain. Walaupun demikian, proses diffusi dapat menjadi
sama efektifnya, jika magma diaduk oleh suatu pencaran (convection) dan
disirkulasi dekat dinding dimana magma dapat kehilangan beberapa unsurnya dan
mendapatkan unsur yang lain dari dinding reservoar.
3.
Flotation, Kristal-kristal ringan yang mengandung Sodium dan Potasium cenderung
untuk memperkaya magma yang terletak pada bagian atas reservoar dengan
unsur-unsur Sodium dan Potasium.
4.
Gravitational Settling, Mineral-mineral berat yang mengandung Kalsium,
Magnesium dan Besi, cenderung memperkaya resevoir magma yang terletak disebelah
bawah reservoir dengan unsur-unsur tersebut. Proses ini mungkin menghasilkan
kristal badan bijih dalam bentuk perlapisan. Lapisan paling bawah diperkaya
dengan mineral-mineral yang lebih berat seperti mineral-mineral silikat dan
lapisan diatasnya diperkaya dengan mineral-mineral Silikat yang lebih ringan.
5.
Assimilation of Wall Rock, Selama emplacement magma, batu yang jatuh dari
dinding reservoir akan bergabung dengan magma. Batuan ini bereaksi dengan magma
atau secara sempurna terlarut dalam magma, sehingga merubah komposisi magma.
Jika batuan dinding kaya akan Sodium, Potasium dan Silikon, magma akan berubah
menjadu komposisi granitik. Jika batuan dinding kaya akan Kalsium, Magnesium
dan Besi, magma akan berubah menjadi berkomposisi Gabroik.
6.
Thick Horizontal Sill, Secara umum bentuk ini memperlihatkan proses
differensiasi magmatik asli yang membeku karena kontak dengan dinding
reservoir. Jika bagian sebelah dalam memebeku, terjadi Crystal Settling dan
menghasilkan lapisan, dimana mineral silikat yang lebih berat terletak pada
lapisan dasar dan mineral silikat yang lebih ringan.
7.
Fragsinasi, Proses pemisahan Kristal-kristal dari larutan magma, karena proses
kristalisasi berjalan tidak seimbang atau Kristal-kristal mengubah perkembang.
Komposisi larutan magma yang baru ini terjadi terutama karena adanya perubahan
temperatur dan tekanan yang menyolok dan tiba-tiba.
8.
Liquid Immisbility, Ialah larutan magma yang mempunyai suhu rendah akan pecah
menjadi larutan yang masing-masing akan membelah membentuk bahan yang
heterogen.
E. Teori tentang indek unsur kimia
magma
Secara umum bauan beku disusun oleh
enam kelompok mineral seperti olivin, piroksen, amfibol, mika, feldspar dan
kuarsa. Kita ketahui bahwa batuan beku merupakan hasil pembekuan langsung magma
baik didalam bumi maupun diatas permukaan bumi, jadi komposisi magma dapat
diketahui dari studi batuan beku. Contoh terbaik magma dipermukaan bumi adalah
lava. Unsur-unsur yang terkandung didalm mineral-mineral penyusun batuan beku
adalah Si (silikon), Al (Aluminium), Ca (Kalsium), Na (Sodium), K (Potasium),
Fe (Besi), Mg (Magnesium), H (Hidrogen), O (Oksigen), unsur-unsur ini selalu
diekspresikan dalam ion oksida sebagai SiO2, Al2O3, dst., oleh sebab itu
unsur-unsur ini merupakan unsur-unsur terpenting didalam magma sehingga unsur
ini sering dipakai para ahli sebagai komponen pembanding untuk klasifikasi batuan
magma.
Secara mendasar komposisi kimia dan mineralogi daerah
sumber mengendalikan kelebihan kimiawi btuan magma (gambar 1.2). komposisi
unsur-unsur utama dan jejak ditentukan oleh jenis proses peleburan dan derajat
peleburan sebagaian, walaupun komposisi peleburan dapat dimodifikasi dalam
jumlah besar selama menuju permukaan bumi (Rollinson, 1993). Daerah sumber
merupakan ciri khas terbaik dengan komposisi isotop radiogeniknya karena
perbandingan isotop tidak berubah selama proses peleburan sebagian dan proses-proses
dapur magma. Komposisi sumber sendiri adalah fungsi dari proses-proses
pencampuran yang ada didalam daerah sumber.
Gambar 1.2. Diagram alir yang
memperlihatkan proses-proses penting yang mengedalikan komposisi batuan beku
(Rollinson, 1993)
Dari gambar diatas dapat diketahhui bahwa batuan magma
disaring terlebinh dulu melelui dapur magma sebelum perpindahannya ke permukaan
bumi atau dekat permukaan bumi. Proses-proses dalam dapur magma sering merubah
komposisi kimia magma primer produk peleburan sebagian sumber melalui
fraksinasi kristal, pencampuran magma, kontaminasi, atau pencampuran dinamis
beberapa proses-proses tersebut. Selanjutnya kemungkinan batuan beku secara
kimiawi berubah kerena pelepasan gas atau karena interaksinya dengan cairan yang
dapat mempengaruhi kimia isotop stabil.
Flint (1977) menjelaskan bahwa komposisi magma hasil
analisis kimia memnjukkan kisaran 45% berat dan sampai 75% berat SiO2. Hanya
sedikit lava yang komposisi SiO2 mencapai serendah 30% berat dan setinggi 80%
berat, tetapi variasu ini terbentuk apabila magma terasimilasi oleh fragmen
batuan sedimen dan batuan malihan atau ketika diferensiasi magma sehingga
menyebabkan komposisi magma berubah.
Berdasarkan analisis kimia tersebut didapt tiga jenis
magma (gambar 1.3) yaitu:
·
Magma
mengandung sekitar 50% SiO2 membentuk batuan beku basal, diabas dan gabro.
·
Magma
mengandung sekitar 60% SiO2 membentuk batuan beku andesit dan diorit.
·
Magma
mengandung sekitar 70% SiO2 membentuk batuan beku riolit dan granit.
Selain komposisi senyawa SiO2, pada gambar juga
memperlihatkan bahwa batuan beku basal/gabro didominasi oleh mineral yang
berkomposisi Al2O3, FeO, MgO, dan CaO, sedangkan batuan riolit/granit
didominasi oleh mineral yang mempunyai komposisi Al2O3, Na2O3, dan K2O.
Dipihak lain
Peccerillo dan Taylor (1976) membagi magme berdasarkan kandungan SiO2 (tabel
1.5). dan kombinasi antara SiO2 dan K2O (gambar 1.4). komposisi kombinasi
menunjukkan adannya afinitas magma K-rendah (low-K series) atau sering disebut
Tholeiite, K-menengah rendah (calc-alckaline series), K-menengah tinggi (high-K
calc alkaline series), dan K-tinggi (shoshonite series). Pada gambar 1.4. dapat
dijelaskan bahwa terdapat beragam komposisi batuan beku seperti; andesit
tholeiit, andesit kapur alkali dan andesit shosonit, begitupun juga untuk
komposisi batuan beku yang lain. Sebagai contoh andesit tholeiit berarti batuan
beku volkanik yang disusun oleh silika sebesar 57 -63 % berat dan berasal dari magma dengan kandungan
potasium rendah (K < 0,2 % berat).
F. Teori tentang kristalisasi magma
Ahli geologi membedakan dua bentuk
hasil peleburan yaitu magma dan lava. Kita ketahui bahwa magma yang terdapt
didalam bumi dpat berupa cairan sempurna, kemungkinan berupa cairan sempurna
antara larutan dengan kristal padat dan gas yang terlarut didalamnya.
Kristal padat melebur bilammana ikatan-ikatan antar
ion-ion terurai/lepas, membiarkan partikel-partikel dengan tiba-tiba bergerak
bebas (gambar 1.5). pada waktu suhu dibawah permukaan bumi bertambah tinggi,
maka tidak lama kemudian batuan kristal padat terpanaskan dan akhirnya
ikatan-ikatan dalam mineral hancur sehingga tinggal sedikit sedikit fragmen
padat yang terkandung dalam larutan magma. Bebagai jenis mineral mempunyai
titik lebur berbeda dan perbedaan titik lebur mineral sejalan dengan
meningkatnya panas secara berangsur. Berhubungan terjadinnya pengayaan dan
masuknya mineral peleburan baru maka komposisi magma berubah. Sementara itu,
ion-ion yang terdapat didalam magma terus-menerus bergerak membentuk ikatan
yang bersifat sementara yang secara periodik hancur dan terbentuk kembali.
Gambar 1.6. Panas menyebabkan atom-atom padat bergetar
sampai beberapa ikatan kimia menjadi lemah dan hancur yang kemudian terjadi
peleburan.
Perbandingan mekanisme antara tahap
peleburan batuan dan tahap kristalisasi batuan ditunjukkan oleh gambar 1.7.
dalam contoh tersebut kristalisasi awal terjadi pada temperatur sekitar 1225o
C terbentuk mineral olivin, sedangkan peleburan awal terjadi pada temperatur
1100o C meleburkan mineral piroksin, yang kemudian diikuti oleh
plagioklas dan olivin.
Perkembangan magma primer dari menuju
permukaan bumi dari pemisahan kedalaman yang beragam atau berkisar lebih besar
dari pada 100 km sekurang-kurangnya 50 km dalam tataan tektonik yang berbeda,
magma akan mulai mebeku dan akhirnya mengkristal. Pembekuan magma ini terjadi
pada suhu yang spesifik (gambar 1.8) yaitu dikenal sebagai suhu dimana terjadi
awal kristalisasi (liquidis) dan suhu di akhir kristalisasi (solidus). Liquidus
dan solidus tergantung pada tekanan dan
keduannya subparalel dalam ruang P – T. Wilson (1989) menyebutkan bahwa secara
umum diperkirakan thap awal menyerupai garis kenaikan adiabatik dan oleh sebab
itu diberikan lereng P – T pada liquidus, magma basal mungkin tidak mengkristal
hingga merekan mencapai kedalaman kerak bumi. Bagaimananpun juga, magma primer
pikrit mengkristal sejumlah olivin dalam perjalanannya ke permukaan bumi.
Gambar 1.7.
Memperlihatkan perbandingan antara tahap peleburan batuan dan kristalisasi
batuan pada setiap perubahan temperatur. Sebagai contoh mineral olivin,
piroksen dan plagioklas.
Gambar 1.8. Skema yang memperlihatkan magma basal naik menuju permukaan bumi
yang berhubungan dengan selang kristalisasi. Magma primer jalur A membentuk
dapur magma porfiritik dan magma primer jalur B membentuk batuan hipabasal atau
plutonik (Wilson, 1989).
Pertannya mendasar bagaimana magma
dengan komposisi berbeda dapat terbentuk?. Beberapa magma mafik akan
bergenerasi pada daerah yang dalam dikerak bumi bagian bawah atau mantel bagian
atas karena peleburan bumi dari batuan ultra mafik. Mineral yang mempunyai
titik lebur rendah akan melebur lebih awal dan mineral yang mempunyai titik
tinggi tidak melebur. Bila kedudukannya lebih dalam lagi didalam kerak maka
berbagai batuan akan melebur secara sempurna, menghasilkan magma dan komposisi
magma yang sama. Namun, ketika magma membeku, akan menghasilkan mineral yang
spesifik pada suhu yang spesifik pula sesuai dengan aturan kristalisasi mineral
penyusun batuan beku. Aturan kristlaisasi ini dapat dilihat pada fractional
crystallization atau differentiation. Dari magma yang ditunjukkan oleh Norman
Levi Bowen (1928; Kushiro, 1979).
Fraksionasi kristal adalah proses pemisahan kristal dari
suatu kristalisasi magma karena grafitasi, baik yang melayang ataupun yang
tenggelam (atau beberapa proses lain). Menurut Condie (1982) proses inilah yang
membuat larutan magma menjadi lebih asam atau meningkatnya kandungan SiO2 dan
kaya alkali. Rollinson (1993) menyebutkan bahwa fraksionasi kristal merupakan
proses utama didalam evolusi batuan beku, dan seringkali menyebabkan
kecenderungan yang tampak pada diagram variasi bataun beku. Secara normal
penggabungan frasionasi mineral ditunjukkan oleh kehadiran fenokris. Jika
kecendrungan pada diagram variasi dikontrol oleh komposisi fenorkis maka hal
ini mungkin dapat disimpulkan bahwa kimia batuan dikendalikan oleh fraksionasi
kristal. Sementara itu Huang (1962) mendefinisikan fraksionasi kristal sebagai
proses dimana magma menghasilkan bagian yang berbeda karena pemisahan kristal
dari larutan didalam suatu pendinginan magma, sedangkan Middlemost (1985)
menyatakan bahwa fraksionasi kristal adalah proses diferensiasi magma yang
penting karena proses ini dapat menghasilkan seri larutan sisa yang mempunyai
komposisi berbeda dibandingkan dengan magma induknya. Beberpa penjelasan yang
telah disebutkan sebelumnya ini memberikan gambaran yang kita sebut sebagai
magma akibat kristalisasi adalah perubahan komposisi yang terjadi didalm magma
karena pemisahan mineral-mineral yang terbentuk lebih dulu dari cairan sisa.
Fraksionasi magma merupakan pemisahan
magma menjadi dua bagian (fraksi) yang lebih kecil dalam material asam melalui
peleburan sebagian dan atau kristalisasi sebagian. Dua bagian yang lebih kecil
tersebut dapat dijelaskan sebagian massa yang berbeda komposisi, berbeda dengan
material asal, dipisahkan melalui gravity settling atau pergerakan larutan ke
arah atas (gambar 1.9). untuk menghasilkan suatu fraksionasi kristal dibutuhkan
suatu mekanisme alami yaitu mekanisme yang dapat memisahkan kristal dari magma
atau memisahkan kristal tersebut sehingga tidak lagi bereaksi dengan magma.
Gambar tersebut memperlihatkan mekanisme batuan induk yang berkomposisi mafik
(A) berupa basal/gabro menjalani fraksionsi menghasilkan sisa padat yang
berkomposisi ultra mafik (B) berupa peridotit, dan larutan berkomposisi
intermediet (C) berupa anadesit/diorit, sementara larutan intermediet masih
mejalani frakasionasi menghasilkan sisa padat berkomposisi mafik (D) berupa
basal/gabro, dan larutan berkomposisi felsik (E) riolit/granit. Tampak pula
pada gambar bahwa larutan sisa mempunyai komposisi lebih asam dibandingkan
dengan sisa endapan yang terbentuk terlebih dahulu dan demikian seterusnya
hingga sampai pada titik dimana unsur-unsur berat Mg-Fe penyusunnya habis dan
tinggal unsur-unsur ringan (K, Al, Na) yang membentuk batuan beku yang
berkomposisi lebih asam. Bandingkan dengan persentase komposisi pada gambar
1.4.
Mekanisme yang memperlihatkan proses
fraksionasi magma.
Kita ketahui bahwa keseluruhan yang
terjadi didalm bumi tidak semuannya berjalan normal, artinya bumi bersifat
dinamis, selalu berubah. Sebagai contoh magma dari yang ultra basa kearah yang
lebih asam, tidak selalu mengikuti hukum diferensiasi normal, melainkan juga
dipengaruhi oleh proses lain yang menyertainnya. Diferensiasi magma merupakan
pembagian kelas-kelas magma sesuai dengan komposisi kimianya yang terjadi pada
saat magma mulai membeku. Pembekuan magma dan kristalisasi akan membentuk
batuan dengan barbagai modifikasi komposisi melalui kristalisasi fraksional dan
setimbang, asimilasi, difusi dan transfer gas, larutan tak bercampur (liquid
immiscibility), hibridisasi (hybridiztion), autometasomatisme, dan pencampuran
magma (magma mixing). Kombinasi dari berbagai proses tersebut menghasilkan
keanekaragaman batuan beku di permukaan bumi.
Asimilasi menggambarkan magma yang
melebur, larut dan atau bereaksi dengan batuan samping sehingga menghasilkan
batuan lebur dengan densitas dan viskositas yang kontras, sedangkan pencampuran
dua magma (magma mixing/mingling) yang berbeda komposisi membentuk magma
tunggal dengan komposisi sebagian berasal dari magma asal tersebut. Batuan beku
yang terbentuk karena proses asimilasi dengan batuan samping (masuknya batuan
samping kedalam tubuh magma) akan banyak dijumpai xenoliths (accidental rocks)
dan atau xenocrysts.
Terjadinnya proses asimilasi magma
sebagai akibat adanya material asing dalam tubuh magma. Adanya batuan disekitar
magma yang masuk atau hadir sebagai xenolit dan bereaksi dengan magma induk.
Penambahan material asing kedalam tubuh magma ini menyebabkan komposisi magma
induk berubah. Komposisi magma baru tergantung pada batuan yang bereaksi dengan
magma induk, sehingga magma baru tersebut akan menghasilkan batuan beku dengan
komposisi yang berbeda.
Pencampuran magma merupakan pembentukan
magma baru karena terjadinya pencampuran dua magma atau lebih yang berbeda
sifat dan sumbernya. Misal magma yang berkomposisi basal dengan riolit. Proses
ini sering disebut dengan hibridisasi yang dicirikan oleh kandungan mineral
yang heterogen dan tidak mengikuti Seri Reaksi Bowen.
Lava
Lava adalah cairan larutan magma pijar yang
mengalir keluar dari dalam bumi melalui kawah gunung berapi atau
melalui celah (patahan) yang kemudian membeku menjadi batuan yang bentuknya
bermacam-macam.
Bila cairan tersebut encer akan meleleh
jauh dari sumbernya membentuk aliran seperti sungai melalui lembah dan
membeku menjadi batuan seperti lava ropi atau lava blok (umumnya di Indonesia membentuk
lava blok). Bila agak kental, akan mengalir tidak jauh dari sumbernya
membentuk kubahlava
dan pada bagian pinggirnya membeku membentuk blok-blok lava tetapi suhunya
masih tinggi, bila posisinya tidak stabil akan mengalir membentukawan panas guguran
dari lava.
Berdasarkan komposisi dan sifat fisik
dari magma asalnya, siaft-sifat eksternal dari lava seperti cara-cara bergerak
atau (mengalir), sebaran dan sifat eksternalnya seperti bentuk dan strukturnya
setelah membeku, tipe lava dapat dibagi menjadi tiga kelompok; lava basltis,
lava andesitis, lava riolitis.
Lava Basaltis
Merupakan lava yang paling banyak
dikeluarkan berasal dari magma yang bersusunan mafis, bersuhu tinggi dan
mempunyai viskositas yang rendah. Lava ini aka mudah mengalir pada lembah yang
ada dan mampu menyebar hingga mencapai jarak yang sangat jauh apabila lerengnya
cukup besar, tipis dan magma yang keluar cukup banyak. Di Hawaii lava basaltis
mampu menempuh jarak hingga ± 50 km dari sumbernya dengan ketebalan rata-rata 5
meter.di Iceland bahkan jaraknya dapat mencapai hingga 100 km lebih, dan ditaran
Columbia lebih dari 150 km. Lava basaltis akan membeku menghasikan dua macam
bentuk yang khas, yaitu bentuk Aa dan Pahoehoe (istilah Polynesia di Hawaii,
dilafalkan pa-hoy-hoy, yang artinya “tali”).
Lava yang encer akan bergerak mengalir
dengan kecepatan 30 km/jam, menyebar sehingga mampu mencapai ketebalan 1 meter,
dan membeku dengan permukaan yang masih elastis sehingga akan terseret-seret
dan membentuk lipatan-lipatan melingkar seperti tali (gambar 1.10). semakin
jauh dari pusatnya kekentalannya akan meningkat dan membeku dengan permukaan
yang rapuh namun bagian dalamnya yang masih panas dan encer tetap bergearak dan
menyeret bagian permukaan yang membeku. Karena bagian dalamnya bergerak lebih
cepat dari permukaanya, maka akibatnya akan membentuk permukaan lava yang
kasar, dengan ujung-ujungnya yang runcing-tuncing. Bentuk lava seperti itu
disebut lava Aa (dilafalkan “ah-ah”).
Lava berbentuk tali (kiri) , lava yang
ujungnya runcing-runcing (kanan) (sumber; google.com)
Block
lava atau lava bongkah merupakan istilah yang diterpakan untuk segala jenis
lava yang mempunyai permukaan yang kasar berbongkah-bongkah. Kedalamnya juga
termasuk lava Aa. Bentuk bongkah yang terjadi karna permukaanya yang cepat
membeku sedangkan bagian dalamnya masih bergerak karena panas yang agak kental.
Sifat hal lainnya yang terdapat pada beberapa jenis lava basaltis adalah
kehadiran lubang-lubang dari bekas kandungan gas yang keluar pada saat lava
membeku. Gas yang terlarut didalam magma akan naik kebagian atas dari magma
pada saat mendingin dan kemudian meninggalkan lubang-lubang (vesicles) sebesar
kacang pada bagian permukaan lava. Basalt yang mempunyai lubang-lubang dalam
jumlah yang cukup banyak disebut skoria.
Lava
basaltis pada saat membeku juga sering membentuk struktur seperti tiang (gambar
1.11). dengan penampang segi lima (columnar jointing). Apabila keluarnya lava
basalt berlangsung dibawah laut (submarine), lava akan membeku membentuk
struktur mebulat lonjong dengan permukaan yang licin seperti permukaan gelas
akibat proses pendinginan yang cepat, dan cembung tetapi dengan dasar yang
mendatar. Lava yang mengalir kemudian diatasnya, akan mengikuti permukaan
membulat yang telah ada dibawaahnya. Disamping bentuknya menyerupai
tumpukkan-tumpukkan bentuk lonjong dengan permukaan yang membulat, juga
penampangnya mempunyai struktur rekahan radial sebagai akibat perenggangan.
Ciri khas lainnya dari lava bantal
adalah adanya sedimen yang mengisi ruang diantara bentuk lonjongnya, yaitu
endapan laut yang terperangkap pada saat lava mengalir dan membeku.
Lava bantal (kiri), lava segi
lima/columnar jointing (kanan) (sumber; google.com).
Lava Andesit
Lava ini mempunyai susunan antara basaltis dan riolitis,
atau intermediate. Lava andesitis yang mempunyai sifat fisik kental, tidak
mampu mengalir jauh dari pusatnya. Pada saat membeku, seperti halnya lava
basaltis juga dapat membentuk struktur Aa, kekar tiang dan struktur bantal.
Tetapi jarang sekali terbentuk struktur pahoe-hoe.
Lava Riolit
Karena magmajenis ini sifatnya sangat kental, jarang
sekali dijumpai sebagai lava, karena sudah membeku dibawah permukaan karena
telah terjadi erupsi.
Kristalisasi
adalah proses pembentukan bahan padat dari pengendapan larutan, melt (campuran leleh), atau lebih
jarang pengendapan langsung dari gas. Kristalisasi juga merupakan
teknik pemisahan kimia antara bahan padat-cair, di mana terjadi perpindahan massa (mass transfer) dari suat zat
terlarut
(solute) dari cairan larutan ke fase kristal padat.
Proses
Kristalisasi Magma,Karena magma merupakan cairan yang panas, maka ion-ion yang
menyusun magma akan bergerak bebas tak beraturan. Sebaliknya pada saat magma
mengalami pendinginan, pergerakan ion-ion yang tidak beraturan ini akan
menurun, dan ion-ion akan mulai mengatur dirinya menyusun bentuk yang teratur.
Proses inilah yang disebut kristalisasi.
Pada
proses ini yang merupakan kebalikan dari proses pencairan, ion-ion akan saling
mengikat satu dengan yang lainnya dan melepaskan kebebasan untuk bergerak.
Ion-ion tersebut akan membentuk ikatan kimia dan membentuk kristal yang
teratur. Pada umumnya material yang menyusun magma tidak membeku pada waktu
yang bersamaan.Kecepatan pendinginan magma akan sangat berpengaruh terhadap
proses kristalisasi, terutama pada ukuran kristal.
Apabila pendinginan magma berlangsung dengan lambat,
ion-ion mempunyai kesempatan untuk mengembangkan dirinya, sehingga akan
menghasilkan bentuk kristal yang besar. Sebaliknya pada pendinginan yang cepat,
ion-ion tersebut tidak mempunyai kesempatan bagi ion untuk membentuk kristal,
sehingga hasil pembekuannya akan menghasilkan atom yang tidak beraturan
(hablur), yang dinamakan dengan mineral gelas (glass).
Pada
saat magma mengalami pendinginan, atom-atom oksigen dan silikon akan saling
mengikat pertama kali untuk membentuk tetrahedra oksigen-silikon. Kemudian
tetahedra-tetahedra oksigen-silikon tersebut akan saling bergabung dan dengan
ion-ion lainnya akan membentuk inti kristal dan bermacam mineral silikat. Tiap
inti kristal akan tumbuh dan membentuk jaringan kristalin yang tidak berubah.
Mineral yang menyusun magma tidak terbentuk pada waktu yang bersamaan atau pada
kondisi yang sama. Mineral tertentu akan mengkristal pada temperatur yang lebih
tinggi dari mineral lainnya, sehingga kadang-kadang magma mengandung
kristal-kristal padat yang dikelilingi oleh material yang masih cair.Komposisi
dari magma dan jumlah kandungan bahan volatil juga mempengaruhi proses
kristalisasi.
Karena
magma dibedakan dari faktor-faktor tersebut, maka penampakan fisik dan
komposisi mineral batuan beku sangat bervariasi. Dari hal tersebut, maka
penggolongan (klasifikasi) batuan beku dapat didasarkan pada faktor-faktor
tersebut di atas. Kondisi lingkungan pada saat kristalisasi dapat diperkirakan
dari sifat dan susunan dari butiran mineral yang biasa disebut sebagai tekstur.
Jadi klasifikasi batuan beku sering didasarkan pada tekstur dan komposisi
mineralnya.
Jenis Kristalisasi Berdasarkan Proses Utama – Dipandang
dari asalnya, kristalisasi dapat dibagi menjadi 3 proses utama :
1. Kristalisasi dari larutan ( solution
) : merupakan proses kristalisasi yang umum dijumpai di bidang Teknik Kimia :
pembuatan produk-produk kristal senyawa anorganik maupun organic seperti urea,
gula pasir, sodium glutamat, asam sitrat, garam dapur, tawas, fero sulfat dll.
2. Kristalisasi dari lelehan ( melt
) : dikembangkan khususnya untuk pembuatan silicon single kristal yang
selanjutnya dibuat silicon waver yang merupakan bahan dasar pembutan chip-chip
integrated circuit ( IC ). Proses Prilling ataupun granulasi sering dimasukkan
dalam tipe kristalisasi ini.
3. Kristalisasi dari fasa Uap : adalah
proses sublimasi-desublimasi dimana suatu senyawa dalam fasa uap disublimasikan
membentuk kristal. Dalam industri prosesnya bisa meliputi beberapa tahapan
untuk.
Asimilasi
magma
Proses ini dapat terjadi pada saat
terdapat material 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 xenolith. Namun bentukan inklusi ini juga
dapt terbentuk sebagai suatu inklusi kristal yang disebut dengan xenocrsyt.
Skema
differensiasi magma menurut Jackson K.C.(1970)
Dr. Lucas Donni Setiadji, seorang
petrologist yang juga merupakan dosen Jurusan Teknik Geologi FT-UGM menyatakan
bahwa Diferensiasi (Differentiation) merupakan suatu proses yang
menghasilkan magma turunan (derivative magmas) yang berbeda komposisi kimia dan
mineralogi dari Primitive Parental Magma atau yang kita sebut sebagai magma induk. Secara umum
proses diferensiasi dianggap terjadi dalam reservoir magma di dalam kerak
(kedalaman < 10 km), dimana magma dalam kondisi yang stagnan, mendingin
secara perlahan dan memiliki waktu ysng cukup untuk mengkristal. Proses
diferensiasi yang paling penting adalah Kristalisasi
Fraksinasi (fractional
crystallization),
sedangkan proses lainnya antara lain asimilasi dan magma mixing.
Magma
mixing
terjadi saat dua jenis magma yang
berbeda bertemu dan kemudian bercampur menjadi satu menghasilkan satu jenis
magma lain yang homogen yang disebut dengan magma turunan. Magma turunan ini
biasanya bersifat pertengahan dari kedua jenis 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 dpat 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. Dari intrusi yang menerobos dan bertemu dengan magma chamber inilah kemudian terjadi proses pencampuran 2 jenis
magma yang berbeda menghasilkan satu jenis magma baru yang bersifat tengahan
dari 2 jenis magma yang bercampur tersebut.
