PROCEEDINGS PIT IAGI KE-43, JAKARTA 2014 The 43st IAGI Annual Convention and Exhibition
Analisis Litofasies Batuan Vulkanik Pare-Pare di Daerah Lumpue Sulawesi Selatan Ulva Ria Irfan1*, Kaharuddin MS1., Budiman1, Hamid Umar1 Geological Engineering Study Program, Hasanuddin University, Makassar 90245, Indonesia *Corresponding author:
[email protected]
1
Abstrak Batuan vulkanik Pare-Pare merupakan produk sisa gunungapi strato-volcano yang terdiri dari tufa berukuran halus hingga lapilli dan breksi vulkanik trakitik dan andesitik. Di sekitar Pantai Lumpue tersebar singkapan batuan vulkanik, membentuk berbagai macam struktur dan tekstur batuan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis fasies vulkanik berdasarkan perbedaan pembentukan batuan, struktur dan tekstur. Metode observasi lapangan dan analisis petrografi dilakukan untuk membagi tiga litofasies vulkanik yaitu lava, piroklastik dan vulkaniklastik. Litofasies lava terdiri dari : a) Lava koheren, dicirikan oleh batuan trakit porfiri, struktur masif, vesicular, planar flow banding rebah dan tegak tekstur glomerophorpyritic dengan fenokris alkali feldspar berukuran 0,5 – 2,5 mm; b) Agglomerat, sortasi jelek oleh fragmen berbentuk subrounded-subangular berukuran 5 – 80 cm; c) Breksi autoklastik, trakitik, berukuran 3 - 15 cm struktur blocky, monomict dan scoriaceous. Litofasies piroklastik terdiri dari: d) Breksi vulkanik tersusun oleh fragmen trakit dan andesit berukuran 5 – 40 cm, struktur berlapis dan polymict volcaniclastic lithic breccia e) Tufa terdiri dari perselingan tufa litik, tufa kristal dan tufa gelas, struktur graded bedding. Litofasies vulkanoklastik meliputi: f) breksi laharik memiliki ciri fisik fragmen yang mengambang di atas massa dasar, fragmen angularsubrounded ; g) Tufa berlapis Struktur dan tekstur litofasies lava diinterpretasikan terbentuk pada volcanic vent, litofasies piroklastik mencirikan fasies proksimal dan litofasies vulkaniklastik termasuk adalam fasies Medial. Kata Kunci: Litofasies, Vulkanik Pare-Pare, Lumpue, Fasies Sentral, Fasies Proksimal Pendahuluan Batuan vulkanik Pare-Pare berada di atas himpunan batuan sedimen dan volkano-sedimenter dari Formasi Camba yang berumur Miosen Bawah – Miosen Atas. Sehingga secara stratigrafi posisi vulkanik Pare-Pare berumur relatif setelah Miosen Atas. Pada tufa dan trakit telah dilakukan pentarikhan radiometri (K/Ar) yang masing-masing menunjukkan umur 4,95 Ma dan 4,25 Ma (Sukamto, 1982). Yuwono (1994) melakukan analisis K/Ar dan memberikan kisaran umur absolut 6,50 ± 0,32 Ma sampai dengan 4,57 ± 0,23 Ma atau Mio Pliosen.
Penyebaran batuan vulkanik Pare-pare menutupi Kota Pare-pare, bagian Utara Kabupaten Pinrang, bagian Timur Kabupaten Sidrap dan bagian Selatan Kabupaten Barru (Kaharuddin, 2009; Irfan, dkk., 2013) yang tersusun oleh tufa lapilli dan breksi vulkanik, setempat dengan sisipan lava bersifat trakit-andesit. Arah penyebaran batuan dikontrol oleh sistem Sesar Walanae Barat dan Walanae Timur (van Leuween, 1981). Di Pantai Lumpue ditemukan bekas kaldera yang tersusun oleh lava dan breksi vulkanik trakitik (Gambar 1). Karakteristik batuan vulkanik Pare-pare berupa struktur khas yang membedakan dengan batuan gunungapi yang lainnya. Pengamatan terhadap struktur batuan vulkanik difokuskan pada analisis fisik dan struktur yang dapat memberikan pemahaman terhadap proses vulkanisme yang terjadi pada masa lampau yang membentuk batuan vulkanik Pare-pare.
Gambar 1. Lokasi Daerah Penelitian Metode Penelitian Penelitian ini mencakup analisis geologi terhadap ciri fisik, dikhususkan pada struktur dan tekstur batuan vulkanik berdasarkan pemerian dan interpretasi dalam McPhie et al., 1993. Analisis singkapan batuan meliputi pengukuran kedudukan batuan, menentukan penyebaran batuan, pengamatan terhadap ciri fisik, tekstur, struktur batuan dan sampling untuk analisis di laboratorium. Analisis laboratorium meliputi pengamatan petrografis dengan menggunakan mikroskop polarisasi untuk tiap jenis batuan untuk menganalisis genesis berdasarkan mengamati kandungan mineral-mineral, tekstur dan struktur tiap batuan. Analisis tekstur dalam batuan vulkanik dapat terbentuk dalam tiga tahapan yaitu: 1) tekstur berasal dari letusan dan proses emplacement; 2) modifikasi tekstur oleh proses syn-vulkanik; 3) modifikasi tekstur pasca-vulkanik.
PROCEEDINGS PIT IAGI KE-43, JAKARTA 2014 The 43st IAGI Annual Convention and Exhibition Penentuan litofasies batuan gunungapi pada daerah penelitian berdasarkan pembagian fasies Gunungapi yang dikembangkan oleh Wilson, et al, 2013 dengan memperhatikan karakteristik fisik batuan vulkanik pada daerah penelitian. Hasil dan Pembahasan Berdasarkan perbedaan pembentukan batuan dan komposisi fragmen dalam batuan vulkanik Pare-Pare, dapat dikelompokkan dalam tiga litofasies yaitu Lava, Proklastik dan Vulkaniklastik. Fasies lava dan piroklastik berasosiasi dengan proses vulkanik primer, sedangkan vulkaniklastik terkait dengan proses sekunder. Litofacies Lava Dengan memperhatikan aspek komposisi batuan, himpunan fragmen serta struktur dan tekstur maka litofasies lava dibedakan menjadi tiga yaitu aglomerat, lava koheren dan breksi autoklastik (Gambar 2).
Gambar 2. Litofasies Lava: a) Aglomerat, b) Lava koheren dengan struktur layer rebah dan tegak, c) Struktur scoriaceous pada lava koheren, d) breksi autoklastik, e) Kontak breksi autoklastik dan lava koheren dengan struktur masing-masing monomict dan planar flow banding. a. Agglomerat Analisis fasies aglomerat dilakukan pada satuan batuan trakit di daerah Tonrangeng yang tersebar sepanjang ± 100 m. Singkapan berwarna abu-abu tersusun oleh fragmen bomb yang berukuran 25 – 65 cm dan matrik litik yang berukuran 3 – 5 cm. Aliran lava melingkupi fragmen dan matrik batuan. Fragmen dan matrik berupa trakit porfiri yang berbentuk globular yang disebabkan oleh viskositas
magma yang relatif besar. Ukuran fragmen menunjukkan sortasi buruk dengan kemas terbuka menunjukkan bahwa tidak terjadi pemisahan fragmen dengan baik yang dapat diinterpretasikan tempat terendapkannya tidak jauh dari pusat erupsi atau pembentukannya dekat atau pada volcanic vent (McPhie dkk, 1993). b. Lava Koheren Fasies lava koheren memperlihatkan pola penyebaran setempat membentuk bukit kecil dengan ketinggian sekitar 25 mdpl. Kondisi singkapan batuan trakit porfiri sudah mengalami pelapukan atau perubahan bentuk fisik diakibatkan pengaruh dari abrasi air laut. Kenampakan lapangan batuan trakit porfiri berwarna abu - abu dan dalam keadaan lapuk abu – abu kecoklatan. Tekstur tersusun oleh fenokris (0,5 – 1,5 cm) yang tertanam pada massadasar. Fenokris berupa mineral feldspar dengan bentuk eu-subhedral. Struktur batuan massif yang berselingan batuan yang berstruktur vesicular. Trakit berstruktur scoriaceous mempunyai lubang akibat keluarnya gas yang diameternya berukuran 3 - 15 cm. Proses pembentukan singkapan batuan trakit ini berupa lelehan, sehingga menyebabkan lava yang keluar dan membeku memperlihatkan adanya kesan perlapisan pada singkapan batuan beku trakit pada daerah penelitian. Tekstur batuan glomeroporphyritic (Gambar 4a) yang tersusun oleh sejumlah kecil fenokris yang berkumpul dan tertanam dalam massa dasar gelas. Tekstur ini khas untuk lava koheren dan syn-volcanic intrusion (McPhie et al., 1993). Pada proses pembentukannya, batuan beku trakit ini juga mempunyai hubungan dengan pembentukan singkapan batuan lain yang proses pembentukannya masih dipengaruhi oleh lava yaitu breksi autoklastik c. Breksi Autoklastik Breksi autoklastik pada Pantai Lumpue berwarna abu-abu kehijauan, memperlihatkan struktur blocky yang terbentuk akibat adanya gumpalan-gumpalan gas pada saat diferensiasi magma. Fragmen berupa block dan matrik lapilli masing-masing dari trakit dan tufa berbentuk angular – subangular. Sortasi buruk dengan kemas terbuka. Komposisi mineral penyusun fragmen trakit porfiri adalah ortoklas, biotit, plagioklas dan massa dasar gelas. Breksi autoklastik merupakan hasil dari proses internal dalam lava selama proses pergerakan dari semipadat atau lava padat. Litofacies Piroklastik Berdasarkan kombinasi struktur, tekstur dan komposisi fragmen batuan, litofasies piroklastik dibedakan menjadi dua yaitu fasies breksi vulkanik dan tufa (Gambar 3) . d. Breksi vulkanik Kenampakan lapangan breksi vulkanik yang dijumpai memperlihatkan warna abu - abu kehitaman dan warna lapuk coklat kehitaman, tekstur piroklastik kasar, fragmen berupa trakit dan andesit. Fragmen berbentuk angularsubrounded dan berukuran 3 cm – 56 cm. Komponen matriks berupa tufa lapilli. Fragmen trakit porfiri tersusun oleh fenokris berukuran 0,9 – 1,5 mm yang terdiri dari
PROCEEDINGS PIT IAGI KE-43, JAKARTA 2014 The 43st IAGI Annual Convention and Exhibition sanidin, ortoklas, biotit, hornblende dan plagioklas. Massadasar mikrokristalin membentuk struktur trakitik. Fragmen andesit bertekstur porfiritik dengan komposisi fenokris terdiri dari plagioklas (labradorit – oligoklas) sanidin dan piroksin dalam masadasar mikrokristalin dan gelas. Analisis petrografi matriks tufa (vitric tuff) berwarna coklat, tekstur piroklastik yang tersusun oleh komponen kristal dan gelas vulkanik. Berdasarkan pengamatan petrografis fragmen batuan breksi vulkanik memperlihatkan karakteristik khusus yakni kehadiran mineral plagioklas, augit dan biotit sebagai fenokris, serta massa dasar mikrokristalin plagioklas, maka dapat dihubungkan dengan karakteristik batuan gunungapi Parepare yaitu menunjukkan tekstur porfiritis yang kaya akan fenokris dengan massa dasar yang umumnya memperlihatkan struktur aliran. Fenokris terdiri atas plagioklas jenis labradorit-oligoklas, sanidin, klinopiroksin, ortopiroksin, dan mineral opak, sedangkan massa dasar tersusun oleh campuran gelas dan kristalkristal feldspar, klinopiroksin, mineral opak, dan biotit (Yuwono, 1990). Struktur tidak berlapis dengan struktur khusus berupa struktur polymict volcaniclastic lithic breccia merupakan struktur yang berasal dari aliran lava dan produk piroklastik.
Gambar 3. Singkapan litofasies piroklastik yang memperlihatkan perselingan breksi vulkanik dengan tufa. Ukuran fragmen breksi vulkanik yang dijumpai pada fasies ini menunjukkan sortasi buruk karena terjadi percampuran butiran yang besar-kecil pada proses pengendapan sehingga diinterpretasikan bahwa pengendapannya karena proses aliran butiran (debris flow). Adapun tufa lapili pada dijumpai dengan ciri fisik ukuran fragmen 0,5-3 cm,
bentuk fragmen angular, dengan sortasi buruk Berdasarkan hal tersebut diatas, dengan dijumpai asosiasi lava, breksi vulkanik, tufa lapi, maka daerah penelitian dapat dimasukkan ke dalam modifikasi model fasies gunungapi menurut Sutikno Bronto dari model Fasies Gunungapi menurut Bogie & Mackinzie (1998) yang termasuk ke dalam Fasies Proksimal. e. Tufa Analisis fasies tufa dicirikan oleh berselingan tufa halus tufa karbonatan dan tufa kasar. Struktur berlapis berupa graded bedding dengan tebal perlapisan antara 1,5 – 7 cm serta kedudukan perlapisan batuan N30°E/27°. Kenampakan lapangan tufa kasar memperlihatkan ciri fisik warna abu-abu kecoklatan. Struktur berlapis dengan kedudukan perlapisan batuan N325°E/26°. Analisis petrografis Tufa (Vitric Tuff), berwarna kecoklatan dan didominasi oleh debu vulkanik dan sedikit butiran kristal yang didentifikasi berupa K-feldspar, biotit dan piroksin. Tufa Karbonatan pada analisis petrografi menunujukkan tekstur pengisian pada lubang batuan tufa yang berukuran 0,1 – 0,4 mm. Fasies Vulkaniklastik Berdasarkan proses pembentukan, struktur dan komposisi fragmen batuan maka litofasies vulkaniklastik dibedakan menjadi dua yaitu fasies breksi lahar dan tufa berlapis (Gambar 4).
Gambar 4. Komposisi mineral dan tekstur litofasies vulkanik. a) Tekstur glomeroporphitic batuan trakit; b) Mineral sanidin pada aggolerat; c) basalt leusit fragmen breksi vulkanik; d) struktur vesicle trakit porfiri; e) tekstur trakitik pada masadasar; f) mineral biotit batuan trakit; g) struktur scoria batuan trakit; h) ubahan pada mineral sanidin; h) basalt leusit. f. Breksi lahar Breksi laharik tersebar di daerah Kupa memiliki ciri fisik fragmen mengambang dalam matrik pasir tufaan. Sortasi sangat buruk dengan ukuran fragmen 2 cm – 112 cm,
PROCEEDINGS PIT IAGI KE-43, JAKARTA 2014 The 43st IAGI Annual Convention and Exhibition berbentuk angular – subrounded dan tidak terkonsolidasi. Fragmen polimik terdiri dari trakit, riolit, andesit dan basalt. Analisis petrografi fragmen breksi lahar berukuran 0,16 – 1,2 mm. menunjukkan batuan trakit porfiri. Komposisi mineral trakit tersusun oleh fenokris biotit, plagioklas dan ortoklas dalam massadasar gelas. Fragmen riolit berwarna coklat, tekstur porfiritik yang tersusun oleh fenokris kuarsa, ortoklas dan biotit. Bentuk fragmen subhedral-anhedral dan berukuran mineral 0,04–1,16 mm. Fragmen basalt berwarna kecoklatan tekstur porfiritik dengan fenokris piroksin, leusit dalam masadasar mikrokristalin. Fenokris berukuran 0,18–1,8 mm. Tersingkap pula breksi pumice yang kontak dengan breksi lahar diatasnya. Breksi pumice memiliki ciri fisik berwarna putih kebuan dan memperlihatkan struktur vesikuler. ditemukan adanya sisipan blok lava yang sifatnya trakitik. Sisipan blok lava ini dijumpai bersama dengan breksi laharik dan tufa. Dengan dijumpai asosiasi tufa dengan lahar, maka daerah ini dapat dimasukkan ke dalam model fasies gunungapi Fasies Medial (Bogie & Mackinzie 1998).
e. Tufa Berlapis Analisis fasies tufa berlapis memperlihatkan ciri fisik warna abu-abu dan jika lapuk berwarna kecoklatan. Tekstur piroklastik halus dan karbonatan. Struktur berlapis graded bedding dengan kedudukan batuan bervariasi antara N285°E/27° sampai N302°E/48° dengan tebal perlapisan antara 0,3 – 7 cm. Hasil pengamatan lapangan pada daerah penelitian menunjukkan beberapa jenis struktur sedimen Umumnya berupa struktur sedimen deformasi seperti convolute bedding dan slump. Selain itu struktur yang umum dijumpai adalah parallel lamination dan graded bedding.Struktur Laminasi dijumpai pada litologi tufa pada daerah Pekkae yang menunjukkan terjadi pengendapan material-material berukuran halus yang berasal dari jatuhan piroklastik Berdasarkan analisis struktur sedimen umumnya berasosiasi dengan struktur sedimen seperti convolute bedding dan slump. Struktur sedimen ini merupakan penciri proses transportasi sedimen oleh gravitasi saat terjadi longsoran pada lereng laut dalam yang menghasilkan arus turbidit. Sehingga diinterpretasikan bahwa breksi redeposit, tufa kasar dan tufa halus termasuk kedalam produk dari endapan piroklastik surge (pyroclastic surge deposits). Berdasarkan himpunan batuan tufa halus, tufa kasar, dan breksi redeposit serta tekstur dan struktur khas tersebut diatas menunjukkan bahwa satuan tufa di daerah Tanjung Labelang merupakan fasies medial (Vessel dan Davies, 1981 serta Bogie dan Mackenzie, 1998 dalam Bronto, 2006). Diskusi Menurut Yuwono, et.al., 1990, batuan vulkanik Pare-Pare berasal dari stratovulkanik yang tersusun oleh lava flow dan breksi piroklastik. Karakteristik petrologi batuan vulkanik dapat menggambarkan bahwa erupsi vulkanik
Pare-Pare termasuk dalam erupsi yang high-explosive, hal ini juga digambarkan oleh Nemmeth at.al., 2001, bahwa erupsi yang termasuk high explosive dapat menyebabkan lontaran material besar dan kekosongan dapur magma, yang akhirnya membentuk kaldera runtuhan. Daerah Lumpue diinterpretasikan sebuah kaldera yang tersusun oleh lava (trakit porfiri) dan breksi autoklastik. Pada daerah ini dijumpai adanya struktur khusus batuan gunungapi Pare-pare yang dijumpai pada daerah Lumpue memperlihatkan adanya perselingan antara struktur massive berupa struktur monomict dengan struktur vesikuler berupa planar flow banding. Diinterpretasikan bahwa perbedaan komposisi magma, kandungan volatile, viskositas dan tingkat kristalisasi. Magma yang mengandung unsur volatile kecil, viskositas tinggi dan tingkat kristalisasi yang besar dapat membentuk batuan breksi autoklastik dan trakit porfiri yang berstruktur massive sedangkan magma yang mengandung unsur volatile yang besar, viskositas rendah dan tingkat kristalisasi yang kecil dapat membentuk trakit porfiri yang berstruktur vesikuler. Selain itu pada daerah Lumpue dan Pekkae juga dijumpai adanya breksi vulkanik, tufa lapilli dan tufa. Pada umumnya dijumpai struktur batuan yang berlapis yang memperlihatkan struktur khusus polymict, graded bedding dan lamination, namun dibeberapa tempat juga dijumpai struktur tidak berlapis berupa struktur polymict. Dinterpretasikan bahwa kenampakan struktur berlapis terbentuk karena terjadi proses pengendapan matrial-material vulkanik yang terjadi secara bertahap baik berupa jatuhan piroklastik maupun aliran piroklastik sedangkan struktur tidak berlapis terbentuk akibat adanya percampuran dari jatuhan piroklastik yang jaraknya lebih jauh dari sumber erupsi gunungapi. Aliran magma yang tidak homogen menyebabkan terbentuknya struktur aliran lava yang berlapis. Dalam perjalanannya ke permukaan terjadi perbedaan komposisi, kandungan volatile, kekentatalan dan kristalisasi. Magma yang kandungan volatilnya kecil dan tingkat kristalisasi yang besar membentuk batuan trakit yang berstruktur massif, sedangkan yang kandungan volatilnya tinggi membentuk struktur yang vesicular. Trakit yang berstruktur massif dicirikan oleh tekstur porfiritik dengan fenokris yang berukuran besar (1,5 – 2 mm) dan memperlihatkan kesejajaran. Mineral yang terbentuk pada tahap awal kristalisasi membentuk fenokris yang terdiri dari mineral sanidin dan biotit, sedangkan massa dasar berbentuk glass. Mineral biotit pada umumnya berbentuk sub-anhedral yang disebabkan oleh korosi massa dasar dan proses sekunder oleh larutan hidrotermal yang dicirikan oleh terbentuknya mineral klorit pada bagian belahan dari mineral biotit. Mineral sanidin berbentuk subhedral dengan kembaran polisintetik tidak sempurna, sebagian terdapat eksolusi dengan mineral kuarsa. Pada mineral sanidin terlihat pula tekstur yang khas pada batuan vulkanik yaitu ophitic. Mineral feldspar yang berukuran kecil dan terbentuk pada tahap awal kristalisasi dilingkupi oleh mineral sanidin yang berukuran besar. analisis petrografi
PROCEEDINGS PIT IAGI KE-43, JAKARTA 2014 The 43st IAGI Annual Convention and Exhibition juga memperlihatkan tingkat pelapukan ± 25 % dan yang mengalami pelapukan pada tahap awal adalah mineral biotit. Trakit yang berstruktur vesicular didominasi oleh mineral biotit yang berukuran kecil (0,2 – 0,5 mm) dan memperlihatkan kesejajaran dengan aliran lava.
Miosen Tengah penunjaman terhenti dan magmatisme setelah Miosen Tengah ditandai oleh produk alkali potasik, ultrapotasik hingga shoshonitik yang menerus ke Utara. Magma induk dari produk magmatik post collision ini berasal dari proses peleburan sebagian dari mantel atas akibat dehidrasi larutan dan metasomatisme dari penunjaman Miosen Tengah yang ditandai dengan hadirnya vulkanik kaya potassium. (Yuwono, 1994; Priadi, 1994). Mineral yang kaya potassium seperti biotit ditemukan pada batuan trakit porfiri yang berstruktur massif, bahkan sebagai penyusun utama pada batuan trakit yang berstruktur vesicular
Kesimpulan Berdasarkan perbedaan pembentukan batuan dan komposisi fragmen dalam batuan vulkanik Pare-Pare maka litofasies terbagi menjadi tiga yaitu: 1. Litofasies lava yang diinterpretasikan terbentuk pada volcanic vent, terdiri dari agglomerate, lava koheren trakit, struktur masif, vesicular, planar flow banding rebah dan tegak tekstur glomerophorpyritic; dan breksi autoklastik berstruktur blocky, monomict dan scoriaceous, 2. Litofasies piroklastik yang mencirikan fasies proksimal terdiri dari breksi vulkanik tersusun oleh fragmen trakit dan andesit, struktur berlapis graded bedding dan polymict volcaniclastic lithic breccia dan tufa yang dicirikan perselingan tufa litik, tufa kristal dan tufa gelas, 3. Litofasies vulkanoklastik termasuk dalam fasies medial meliputi breksi laharik dengan ciri fisik fragmen trakit, riolit, andesit dan basalt yang mengambang di atas massa dasar, fragmen angular-subrounded dan tufa berlapis. Referensi Kaharuddin, 2009, Prosiding Hasil Penelitian Fakultas Teknik, Fakultas Teknik UNHAS, Makassar. Priadi, B., 1994, Journal of Southeast Asian Earth Sciences. Mcphie. J, Doyle, M., Allen, R., 1993., University of Tasmania.
Gambar 5. Peta geologi dan Litofasies Vulkanik Pare-Pare.
Irfan, U.R, 2012. Prosiding Hasil Penelitian Fakultas Teknik, Fakultas Teknik UNHAS, Makassar. Irfan U. R., 2013, Proceeding of HAGI-IAGI JCM Medan.
Batuan vulkanik Pare-Pare merupakan deret shoshonitik yang berumur Mio-Pliosen. Korelasi dengan batuan Batuan vulkanik Pare-Pare merupakan deret shoshonitik yang berumur Mio-Pliosen. Korelasi dengan batuan vulkanik lainnya di Sulawesi Selatan diinterpretasikan bahwa Lengan Barat Sulawesi mengalami tumbukan dengan Lengan Timur pada Miosen Tengah. Setelah
Sukamto, 1982, Badan Geologi Indonesia. Van Leeuwen, 1981, Geology Resources Development Centre, Bandung, Special Publication. Yuwono, S .Y., 1994, Procceding PIT XIX IAGI Bandung.
