Batuan Beku ( Igneous Rock )

1.1  Pengertian Batuan Beku

Batuan beku atau Igneous rock adalah jenis batuan yang terbuat dari magma yang mendingin dan mengeras, dengan atau tanpa proses kristalisasi, baik dibawah permukaan bumi sebagai batuan intrusive / plutonik maupun diatas permukaan sebagai batuan ekstrusive / vulkanik. Magma ini dapat berasal dari batuan setengah cair atau batuan yang sudah ada, baik di mantel maupun di kerak bumi. Umumnya, proses pelelehan terjadi oleh salah satu dari proses – proses berikut : kenaikan temperature, penurunan tekanan, atau perubahan komposisi. Lebih dari 700 tipe batuan beku telah berhasil di deskripsikan, sebagian terbentuk di bawah permukaan kerak bumi yaitu sekitar 75%.

1.2  Magma

Magma adalah cairan panas yang liat yang berasal dari dalam Bumi. Magma yang muncul di permukaan Bumi berasal dari Mantel. Di permukaan Bumi, magma membeku dan membentuk batuan yang disebut sebagai batuan beku atau igneous rock. Oleh karena itu, magma secara sederhana sering didefinisikan sebagai batuan cair atau molten rock.

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 kimia magma sangat kompleks. 99% dari magma tersusun oleh 10 unsur kimia, yaitu Silikon (Si), Titanium (Ti), Aluminium (Al), Besi (Fe), Magmesium (Mg), Kalsium (Ca), Natrium (Na), Kalium (K), Hidrogen (H), dan Oksigen (O). Dengan konvensi, komposisi kimia magma dinyatakan dalam persen berat (% berat). Dalam bentuk senyawa kimia, unsur-unsur tersebut dinyatakan dalam bentuk SiO2, TiO2, Al2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O, K2O dan H2O. Tentang kelimpahannya, secara umum,  SiO2 adalah yang paling banyak, menyusun lebih dari 50 % berat magma. Kemudian,  Al2O3, FeO, MgO, CaO menyusun 44 % berat magma, dan sisanya Na2O, K2O, TiO2 dan H2O menyusun 6 % berat magma. Pada kenyataannya, kelimpahan unsur-unsur tersebut sangat bervariasi, tergantuk pada karakter komposisi magma.

Magma yang ada dapat dibedakan berdasarkan kandungan SiO2. Dikenal ada tiga tipe magma, yaitu :

1. Magma Basaltik (Basaltic magma) – SiO₂ 45-55 %berat, kandungan Fe dan Mg tinggi; kandungan K dan Na rendah.
2. Magma Andesitik (Andesitic magma) – SiO₂ 55-65 %berat, kandungan Fe, Mg, Ca, Na dan K menengah (intermediate).
3. Magma Riolitik (Rhyolitic magma) – SiO₂ 65-75 %berat, kandungan Fe, Mg dan Ca rendah; kandungan K dan Na tinggi.

Tiap-tiap magma memiliki karakteristik yang berbeda. Rangkuman dari sifat-sifat mangma itu seperti terlihat di dalam Tabel.

Tabel.1 Tipe dan Sifat Magma

Tipe Magma	Batuan Beku yang dihasilkan	Komposisi Kimia	Temperatur	Viskositas	Kandungan Gas
Basaltik	Basalt	45-55 SiO2 %, kandungan Fe, Mg, dan Ca tinggi, kandungan K, dan Na rendah.	1000–1200 oC	Rendah	Rendah
Andesitik	Andesit	55-65 SiO2 %, kandungan Fe, Mg, Ca, Na, dan K menengah.	800 – 1000 oC	Menengah	Menengah
Rhyolitik	Rhyolit	65-75 SiO2 %, kandungan Fe, Mg, dan Ca rendah, kandungan K, dan Na tinggi.	650 – 800 oC	Tinggi	Tinggi

Viskositas adalah kekentalan atau kecenderungan untuk tidak mengalir. Cairan dengan viskositas tinggi akan lebih rendah kecenderungannya untuk mengalir dari pada cairan dengan viskositas rendah. Demikian pula halnya dengan magma. Viskositas magma ditentukan oleh kandungan SiO2 dan temperatur magma. Makin tinggi kandungan SiO2 maka makin rendah viskositasnya atau makin kental. Sebaliknya, makin tinggi temperaturnya, makin rendah viskositasnya. Jadi, magma basaltik lebih mudah mengalir daripada magma andesitik atau riolitik. Demikian pula, magma andesitik lebih mudah mengalir dari pada magma riolitik.

Proses pembekuan magma menjadi batuan dimulai dari pembentukan kristal-kristal mineral. Sesuai dengan komposisi kimianya, pembentukan kristal-kristal mineral itu terjadi pada temperatur yang berbeda-beda. Perlu dipahami bahwa dengan terbentuknya kristal, berarti ada unsur-unsur kimia dari larutan magma yang diambil dan diikat ke dalam kristal, sehingga kandungan unsur itu di dalam cairan atau larutan magma berkurang. Bila kristal-kristal yang terbentuk di dalam magma memiliki densitas lebih besar daripada magma, maka kristal-kristal akan mengendap dan cairan akan terpisah dari kristal.. Sebaliknya bila kristal-kristal yang terbentuk lebih rendah densitasnya dripada magma, maka kristal-kristal akan mengapung. Bila cairan magma keluar karena tekanan, maka kristal-kristal akan tertinggal.

Keadaan tersebut akan merubah komposisi kimia cairan magma sisa. Apabila banyak komposisi kimia yang berkurang dari magma awal karena pembentukan kristal-kristal mineral, maka akan terbentuk magma baru dengan komposisi yang berbeda dari magma awalnya. Perubahan komposisi kimia magma seperti itu disebut sebagai diferensiasi magma oleh fraksinasi kristal (magmatic differentiation by crystal fractionation). Proses inilah yang dapat menyebabkan magma basaltik di dalam suatu gunungapi dapat berubah dari basaltik menjadi andesitik dan bahkan riolitik. Perubahan komposisi magma inilah yang dapat merubah tipe erupsi suatu gunungapi.

1.3  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 kubah lava dan pada bagian pinggirnya membeku membentuk blok-blok lava tetapi suhunya masih tinggi, bila posisinya tidak stabil akan mengalir membentuk awan panas guguran dari lava. Tipe lava antara lain :

·         Pahoehoe LavaLava pertama yang keluar dari gunung api. Viscositas tinggi, aliran lava pelan. Lapisan akan mengeras, dan selanjutnya pecar membentuk aliran baru.

·         A’a’ Lava

Permukaan kasar, bagian-bagian pecahan di sebut clinkers, Lava seperti pasta kental dan clinkers berada pada bagian atas aliran lava. Dibawah lapisan ada core yang mengalir lava kental di dalamnya.

·         Lava Flow

Merupakan aliran lava dari batuan yang melebur. Bukan dari erupsi ekspolsif. Lava ini merusak apapun yang di lewatinya. Kecepatan aliran tergantung bahan pembuatnya. Basalt lebih cepat, di banding yang berasal dari andesit.

·         Lava Fountain

Sejumlah besar lava yang terlempar ke udara. Ketinggian bias mencapai 30 sampai 300 kaki. Lava ini tererupsi di dalam kawah, sepanjang retakan, atau dari tabung lava.

·         Lava Pillow

Terbentuk bila terjadi di laut. Lava mendingin cepat dan membentuk bola-bola. Bahan dasar biasanya basalt.

·         Lava Lake

Apabila sejumlah besar lava mengalir membentuk kawah. Ketika kumpulan lava dalam kawah mendingin dan mengering, tetap masih di sebut kawah lava.

1.4  Deret Bowen

Seri Reaksi Bowen (Bowen Reaction Series) menggambarkan proses pembentukan mineral pada saat pendinginan magma dimana ketika magma mendingin, magma tersebut mengalami reaksi yang spesifik. Dan dalam hal ini suhu merupakan faktor utama dalam pembentukan mineral.

Tahun 1929-1930, dalam penelitiannya Norman L. Bowen menemukan bahwa mineral - mineral terbentuk dan terpisah dari batuan lelehnya (magma) dan mengkristal sebagai magma mendingin (kristalisasi fraksional). Suhu magma dan laju pendinginan menentukan ciri dan sifat mineral yang terbentuk (tekstur, dll). Dan laju pendinginan yang lambat memungkinkan mineral yang lebih besar dapat terbentuk.

Bowen’s Reaction Series

1.      Deret Continous

Deret ini mewakili pembentukan feldspar plagioclase. Dimulai dengan feldspar yang kaya akan kalsium (Ca-feldspar, CaAlSiO) dan berlanjut reaksi dengan peningkatan bertahap dalam pembentukan natrium yang mengandung feldspar (Ca–Na-feldspar, CaNaAlSiO) sampai titik kesetimbangan tercapai pada suhu sekitar 900⁰C. Saat magma mendingin dan kalsium kehabisan ion, feldspar didominasi oleh pembentukan natrium feldspar (Na-Feldspar, NaAlSiO) hingga suhu sekitar 600⁰C feldspar dengan hampir 100% natrium terbentuk.

2.      Deret Discontinous

Pada deret ini mewakili formasi mineral ferro-magnesium silicate dimana satu mineral berubah menjadi mineral lainnya pada rentang temperatur tertentu dengan melakukan reaksi dengan sisa larutan magma. Diawali dengan pembentukan mineral Olivine yang merupakan satu-satunya mineral yang stabil pada atau di bawah 1800⁰C. Ketika temperatur berkurang dan Pyroxene menjadi stabil (terbentuk). Sekitar 1100⁰C, mineral yang mengandung kalsium (CaFeMgSiO) terbentuk dan pada kisaran suhu 900⁰C Amphibole terbentuk. Sampai pada suhu magma mendingin di 600⁰C Biotit mulai terbentuk. Sedangkan mineral – mineral penyusun batuan beku antara lain :

·         Mineral felsik : Mineral yang bersifat asam / nonferromagnesian silikat dan berwarna cerah, contohnya : kuarsa, plagioklas, ortoklas, muskovit

·         Mineral mafik : Mineral yang bersifat basa / ferromagnesian silikat dan berwarna gelap, contohnya : olivine, pyroxene, hornblende, biotit

1.5  Tekstur Batuan Beku

Tekstur pada batuan beku adalah sifat yang menunjukkan derajat pengkristalan, bentuk butir, ukuran butir, dan pola susunan butir mineral – mineral di dalam massa batuan.

·         Derajat pengkristalan

a.       Holokristalin               : Semuanya kristal

b.      Hipokristalin               : Sebagian kristal dan sebagian gelas vulkanik

c.       Holohialin                   : Semuanya gelas vulkanik

·         Bentuk kristal

a.       Euhedra                       : Bentuk kristal sempurna

b.      Subhedra                     : Bentuk kristal kurang sempurna

c.       Anhedra                      : Bentuk kristal tidak sempurna

·         Ukuran butir

a.       Halus                           : < 1 mm

b.      Sedang                                    : 1 – 5 mm

c.       Kasar                           : 5 – 30 mm

d.      Sangat kasar                : > 30 mm

·         Pola susunan butir

a.       Faneritik                      : Ukuran butir relatif seragam dan dapat dikenali dengan mata telanjang.

b.      Faneroporfiritik           : Fenokris dan massa dasar masih dapat dikenali dengan mata telanjang.

c.       Porfiroafanitik             : Fenokris dapat dikenali dengan mata telanjang, massa dasar dapat dikenali dengan mata telanjang.

d.      Afanitik                       : Semua butir mineral halus, tidak dapat dikenali dengan mata telanjang.

e.       Glassy                         : Semuanya gelas vulkanik.

f.       Fragmental                  : Terdapat fragmen – fragmen hasil erupsi gunungapi.

1.6  Struktur Batuan Beku

1.6.1        Batuan Beku Ekstrusif

Batuan beku ekstrusif adalah batuan beku yang proses pembekuannya berlangsung di permukaan bumi dan pembekuannya sangat cepat. Batuan beku ekstrusif ini yaitu lava yang memiliki berbagia struktur yang memberi petunjuk mengenai proses yang terjadi pada saat pembekuan lava tersebut. Struktur ini diantaranya :

a.       Masif               : Struktur yang memperlihatkan suatu massa batuan yang terlihat seragam

b.      Sheeting joint  : Struktur batuan beku yang terlihat sebagai lapisan

c.       Columnar joint : Struktur yang memperlihatkan batuan terpisah polygonal seperti batang pensil

d.      Vesicular         : Struktur yang memperlihatkan lubang – lubang pada batuan beku yang terbentuk akibat pelepasan gas pada saat pembekuan

e.       Amygdaloidal : Struktur vesicular yang kemudian terisi oleh mineral lain seperti klasit, kuarsa, zeolit.

f.       Struktur aliran : Struktur yang memperlihatkan adanya kesejajaran mineral pada arah tertentu akibat aliran.

1.6.2        Batuan Beku Intrusif

Batuan beku ekstrusif adalah batuan beku yang proses pembekuannya berlangsung dibawah permukaan bumi, membeku ditempat yang dalam dan pembekuan secara perlahan – lahan. Berdasarkan kedudukannya terhadap perlapisan batuan yang diterobosnya struktur tubuh batuan beku intrusif terbagi menjadi dua yaitu konkordan dan diskordan.

a.       Konkordan : Tubuh batuan intrusif yang sejajar dengan perlapisannya disekitarnya, jenisnya adalah :

·         Sill             : Tubuh batuan yang berupa lembaran yang sejajar dengan perlapisan batuan disekitarnya

·         Laccolith   : Tubuh batuan beku yang berbentuk kubah (dome), dimana perlapisan batuan yang asalnya datar menjadi melengkung akibat penerobosan batuan lain

·         Lopolith    : Bentuk tubuh batuan yang merupakan kebalikan dari laccolith, yaitu tubuh batuan cembung ke bawah dan memiliki diameter yang lebih besar dari laccolith

·         Paccolith   : Tubuh batuan beku yang menempati siklin atau antiklin yang telah terbentuk sebelumnya

b.      Diskordan : Tubuh batuan beku intrusif yang memotong perlapisan batuan disekitarnya,  jenisnya adalah :

·         Dyke         : Tubuh batuan yang memotong perlapisan disekitarnya dan memiliki bentuk yang tabular atau memanjang

·         Batolith     : Tubuh batuan yang memiliki ukuran yang sangat besar yaitu > 100 km2 dan membeku pada kedalaman yang besar

·         Stock         : Tubuh batuan yang mirip dengan batolith namun lebih kecil

Batuan Intrusif

1.7  Klasifikasi Batuan Beku

1.7.1     Berdasarkan Kandungan Silika (SiO²)

·      Batuan beku asam, kandungan SiO₂ > 66%, contoh : granit, riolit

·      Batuan beku menengah, kandungan SiO₂ 52-66%, contoh : andesit

·      Batuan beku basa, kandungan SiO₂ 45-52%, contoh : gabro, basalt

·      Batuan beku ultrabasa, kandungan SiO₂ <45%, contoh : piroksen

1.7.2        Berdasarkan Susunan Mineralnya

Klasifikasi ini sering digunakan, karena relatif lebih mudah dapat dilihat dengan kasat mata, klasifikasi ini didasarkan susunan mineral dipadukan dengan tekstur.

Batuan beku berdasarkan susunan mineralnya