Batuan metamorfosa disebut juga dengan batuan malihan, begitu juga dengan prosesnya. Proses metamorfosa atau malihan adalah perubahan himpunan mineral dan tekstur batuan dalam keadaan (fasa) padat (solid state) pada suhu diatas 200 C dan tekanan 300 Mpa. Proses metamorfosa atau malihan dibedakan dengan proses diagenesa dan proses pelapukan yang juga merupakan proses perubahan.
Pembentukan batuan metamorf sangat kompleks, akibat bergeraknya lempeng-lempeng tektonik dan tumbukan fragmen-fragmen kerak, batuan terkoyak, tertarik (extended), terlipat, terpanaskan dan berubah. Karena perubahannya dalam keadaan padat, umumnya jejak-jejak bentuk awalnya masih dapat dikenali, meskipun telah mengalami perubahan lebih dari sekali.
Batas metamorfisme
Metamorfisme tidak sama dengan diagenesa atau pelapukan, karena keduanya berada pada kondisi dibawah metamorfisme. Metamorfisme berlangsung dalam keadaan padat. Tidak berubah melalui lelehan seperti halnya batuan beku.
Umumnya dalambatuan di kerak bumi mengandung H2O, dalam pori-pori atau film tipis sekitar butiran. Batas atas metamorfosis pada kerak ditentukan oleh batas lelehan parsial basah (onset of wet partial melting). H2O yang ada mengontrol suhu dimana lelehan parsial basah mulai dan berapa banyak magma terbentuk dari batuan metamorf. Batas atas metamorfosisme adalah kisaran suhu yang bergantung pada banyaknya H2O yang ada.
Bila terdapat sejumlah kecil H2O maka lelehan yang terjadipun sedikit dan tetap terperangkap sebagai kantong (pocket) dalam batuan metamorf.
Sekelompok batuan gabungan, sedikit komponen batuan beku akibat lelehan dan batuan metamorf dinamakan migmatit. Sejumlah besar magma karena lelehan parsial basah, akan naik dan menerobos batuan metamorf diatasnya. Magama yang naik akan membeku sebagai batuan intrusi, umumnya membentuk batuan batolit granit, berasosiasi dengan batuan metamorf. Asosiasi batuan ini terbentuk pada sepanjang jalur penunjaman atau tumbukan lempeng.
Pengontrol metamorfisme
Komposisi kimia batuan asal sangat mempengaruhi pembentukan himpunan mineral baru, demikian pula dengan suhu dan tekanan. Suhu dan tekanan tidak berperan langsung, tetapi juga ada atau tidaknya cairan serta lamanya mengalami panas dan tekanan yang tinggi, dan bagaimana tekanannya searah, terpuntir
Pengaruh cairan terhadap reaksi kimia
Pori-pori pada batuan sedimen atau btuan beku terisi oleh cairan, yang merupakan larutan dari gas-gas, garam dan mineral yang terdapat pada batuan yang bersangkutan. Pada suhu tinggicairan intergranular ini lebih bersifat uapdaripada cair, yang mempunyai peran penting dalam metamorfisme. Di bawah suhu dan tekanan yang tinggi terjadi pertukaran unsur dari larutan ke mineral-mineral dan sebaliknya. Fungsi cairan ini merupakan media transport dari larutan ke mineral dan sebaliknya, sehingga mempercepat metamorfisme. Jika larutan tidak ada atau sedikit, maka metamorfisme berlangsung lambat, karena perpindahannya melalui difusi antar mineral yang padat.
Suhu dan tekanan
Batuan apbila dipanasskan akan membentuk mineral-mineral baru, yang hasil akhirnya adalah batuan metamorf. Batuan dapat terpanaskan oleh timbunan (burial) atau oleh terobosan batuan beku.
Tekanan dalam metamorfisme bersifat sebagai stress, mempunyai besaran serta arah. Tekstur batuan metamorf memperlihatkan bahwa batuan ini terbentuk dibawah differensial stress, atau tidak sama besar dari segala arah. Berbeda dengan batuan beku yang terbentuk melalui lelehan dan dibawah pengaruh uniform stress, atau mempunyai besaran yang sama dari semua arah. Oleh karena itu batuan beku memperlihatkan orientasi mineral yang tidak beraturan.
Waktu
Dalam percobaan di laboratorium memperlihatkan bahwa di bawah tekanan dan suhu tinggi serta waktu reaksi yang lamamenghasilkan kristal yang besar. Batuan berbutir kasar merupakan hasil metamorfisme dalam waktu yang panjang serta suhu dan tekanan tinggi. Sebaliknya yang berbutir halus, waktunya pendek serta suhu dan tekanan rendah.
Pengaruh perubahan suhu dan tekanan terhadap metamorfisme
Tekstur
Metamorfisme berlangsung di bawah differential stress dan hasilnya adalah tekstur yang sejajar. Apabila prosesnya terus berlangsung, mineral-mineral pipih misalnya mika dan khlorit mulai berkembang dan tumbuh berorientasi, yang lembaran-lembarannya berarah tegak lurus stress maksimum.
Lembaran-lembaran mika baru yang sejajar ini membentuk tekstur planar yang disebut foliasi (foliation), berasal dari kata folium (bahasa Latin) yang berarti daun.
Slaty cleavage
Pada tahap awal metamorfisme derajat rendah, stress cenderung disebabkan oleh lapisan batuan diatasnya. Mineral-mineral baru yang berstruktur berlembar, foliasi, cenderung sejajar dengan bidang-bidang perlapisan dari batuan sedimen yang termetamorf.
Batuan metamorf derajat rendah umumnya mempunyai besar butir sangat halus, sehingga mineral-mineral pipihnya hanya dapat dilihat dibawah mikroskop. Dan foliasinya disebut slaty cleavage, yang dapat diartikan belahan-belahan tipis. Batuan metamorf derajat rendah cenderung untuk pecah-pecah menurut belahan-belahan ini.
Schistositas
Foliasi batuan metamorf berbutir kasar disebut schistositas (schistosity) yang terbentuk akibat kesejajaran butiran mineral-mineral besar serta pipih dan tidak perlu planar. Dibedakan dengan slaty cleavage terutama dari besar butirnya. Batuan yang berstruktur schistos cenderung akan belah-belah menurut bidang yang bergelombang.
Himpunan mineral
Dengan meningkatnya tekanan dan suhu tumbuhlah satu himpunan dan disusul yang lainnya. Suatu himpunan mineral merupakan karakteristik pada kisaran suhu dan tekanan tertentu. Beberapa mineral tidak dijumpai pada batuan beku atau sedimen, hanya terjadi atas pengaruh metamorfisme, diantaranya mineral-mineral, chlorit, serpentin, epidot, talc dan tiga polymorf AI SiO , kyanit, silimanit dan andalausit.
Jenis batuan metamorf
1. Jenis batuan metamorf dari lanau dan mudstone
Serpih (slate)
Umumnya terdiri dari mineral kuarsa, berbagai mineral lempung, kalsit dan mungkin juga felspar. Metamorfisme derajat rendah menjadikannya serpih atau slate.
Filit (phyllite)
Peningkatan metamorfose pada serpih ke derajat menengah, menghasilkan mineral mika berbutir lebih besar dan perubahan himpunan mineral serta membentuk foliasi. Batuannya disebut filit, berasal dari kata phyllon yang berarti daun.
Sekis (schist) dan Gneiss
Serpih, filit dan sekis dapat dibedakan dari besar butirnya, namun besar butir bukanlah satu-satunya faktor pembeda. Ciri metamorfisme derajat tinggi pada sekis, mineral-mineral mulai segregasi dan membentuk lajur-lajur.
1. Jenis batuan metamorf dari basalt
Sekis hijau (Green Schist)
Mineral utama dalam basat adalah olivin, plagioklas dan piroksen. Semuanya bersifat anhidrous.
Pada derajat rendah, terbentuklah himpunan mineral seperti khlorit, plagioklas, epidot dan kalsit. Kenampakannya seperti serpih (slate), akan tetapi berfoliasi seperti filit dan mempunyai warna yang khas, hijau. Karena mengandung khlorit dan dinamakan sekis hijau.
Amfibolit dan Granit ( amphibolite and Granite)
Pada amfibolit terdapat juga foliasi, tetapi diabaikan karena pada umumnya tidak ada mineral-mineral mika dan khlorit. Pada derajat lebih tinggi, amfibol digantikan piroksen. Dan batuannya berfoliasi, dinamakan granulit.
Jenis Metamorfisme
Berdasarkan kenampakan hasil metamorfosisme pada batuan, prosesnya dapat dikelompokkan menjadi deformasi mekanik (mechanical deformation) dan rekristalisasi kimia (chemical recrystalisation). Deformasi mekanik menghancurkan, menggerus dan membentuk foliasi.
Rekristalisasai kimia, merupakan proses perubahan komposisi mineral serta pembentukan mineral-mineral baru, dimana H2O dan CO terlepas akibat kenaikan suhu.
Metamorfisme Kartaklastik (Cataclastic metamorphism)
Batuan berbutir kasar, granit, jika mengalami deferensial stress yang kuat, butiran mineralnya hancur dan juga menjadi halus. Deformasi ini terjadi pada batuan yang bersifat regas (britie) dan dinamakan metamorfisme berlanjut maka butiran dan fragmen batuan akan menjadi lonjong (elongated).
Metamorfisme klasik (Contact Metamorphsm)
Akibat kenaikan suhu, maka rekristalisasi kimia memegang peran utama. Sedangkan deformasi mekanik sangat kecil, bahkan tidak ada, karena stress disekitar magma relatif homogen. Batuan yang terkena instrusi mengalami pemanasan dan termetamorfosa, membentuk satu lapisan disekitar terobosan yang dinamakan aureole metamorphic, batuan ubahan.
Metamorfisme Timbunan (Burial Metamorphism)
Adanya H O yang terperangkap dalam pori-pori sedimen mempercepat proses rekistralisasi kimia dan membantu pembentukan mineral-mineral baru. Oleh karena sedimen yang mengandung air lebih bersifat cair dari pada padat, maka tegasan (stress) yang bekerja lebih bersifat homogen, bukan deferensial. Akibatnya pada metamorfisme timbunan pengaruh deformasi mekanik kecil sekali sehingga teksturnya mirip dengan batuan asalnya, meskipun himpunan mineralnya sama sekali berbeda. Ciri khas untuk metamorfisme ini adalah kelompok mineral zeolit, yang merupakan kelompok mineral berstruktur kristal polymer silikat.
Metamorfisme regional
Batuan metamorf regional pada umumnya dijumpai pada deretan pegunungan atau yang sudah tererosi, deretan pegunungan dengan batuan metamorf regional terbentuk akibat subduksi ata tumbukan (collision) kerak benua.
Sekis hijau dan amfibolit juga merupakan hasil metamorfisme regional, umumnya dijumpai dimana segmen kerak samudra purba yang berkomposisi basaltis bersatu dengan kerak benua dan kemudian termetamorfosa.
Zona metamorfisme
Derajat metamorfisme dicirikan oleh himpunan mineral baru yang tumbuh pada kondisi tertentu (derajat rendah, menengah dan tinggi). Mineral-mineral tersebut dinamakan mineral indeks, umumnya adalah klorit, biotit, garnet, staurolit, kyanit, dan silimanit.
Fasies Metamorfisme
Menyatakan bahwa dari komposisi batuan tertentu, himpunan mineral yang mencapai keseimbangan selama metamorfisme dibawah kisaran kondisi fisik tertentu, termasuk dalam fasies metamorfisme yang sama.
Metamosomatisme
Proses metamorfisme berkaitan dengan komposisi tetap dan sejumlah cairn yang relatif sedikit. Sedikitnya cairan disebabkan volume pori-pori batuan yang termetamorf kecil, dan pelepasan H2O dan CO dari mineral-mineral termetamorf berlangsung lambat dibandingkan keluar dengan segera. Oleh karena itu hanya cukup untuk proses metamorf, dan tidak cukup untuk melarutkan dan mengubah komposisi batuan.
Proses dimana komposisi kimia batuan terubah oleh penambahan atau pelepasan (removal) ion-ion dinamakan metasomatisme (meta berarti berubah dan soma, dari bahasa latin yang berarti juice). Biasanya metasomatisme berasosiasi dengan metamorfose kontak, terutama dengan batu gamping. Cairan metasomatisme yang dilepaskan magma yang mendingin, menembus batuan yang termetamorf. Karena boleh jadi cairannya membawa bahan-bahan seperti silika, besi, dan magnesium dalam larutan, komposisi batuan gamping yang dekat dengan magma yang mendingin dapat terubah dengan drastis, dan yang diluar jangkauan cairan tidak berubah. Tanpa adanya penambahan material, batu gamping menjadi marmer, tetapi akibat metasomatisme berubah menjadi himpunan garnet, pyroksen hijau, dinamakan diopsit dan kalsit.
Larutan Hidrotermal dan Cebakan Mineral
Cairan yang menyebabkan metasomatisme kaya akan H O dan bersuhu 2500 c atau lebih dan dinamakan larutan hidrotermal (dari bahasa Yunani, hidro-air dan termal- panas). Larutan hidrotermal membentuk urat-urat (Veins) dengan mengendapkan bahan yang terlarut seperti kwarsa atau kalsit dalam rekahan-rekahan yang dialirinya. Selain itu dapat juga menghasilkan ubahan pada batuan yang dialirinya. Larutan hidrotermal mempunyai peranan penting dalam pembentukan cebakan mineral berharga, dengan membentuk urat-urat dan alterasi batuan.
Larutan hidrotermal terjadi dalam beberapa cara, salah satunya adalah saat magma yang terjadi oleh peleburan parsial basah yang mendingin dan mengkristal, air yang menyebabkan peleburan parsial basah dilepaskan. Namun tidak sebagai air murni, tapi mengandung semua unsur yang dapat larut yang terkandung dalam magma, seperti NaCl, dan unsur-unsur kimia, emas, perak, tembaga,timbal, zinc, merkuri, dan molyndium, yang terikat kwarsa, fledspar, dan mineral lain dengan substitusi ion.
Tektonik lempeng, Metamorfisme, Metasomatisme
Metamorfisme regional terjadi pada batas subduksi lempeng. Metamorfisme timbunan (burial metamorphisml) terjadi pada bagian bawah tumpukan tebal sedimen yang terakumulasi padan paparan benua (continental shelf) dan lereng benua (continental slope)
Suhu dan tekanan karakteristik untuk fasies metamorfosis sekis biru dan eklogit tercapai saat batuan kerak tertarik kebawah dengan cepat oleh lempeng yang menunjam. Pada kondisi demikian, tekanan naik lebih cepat dibandingkan dengan suhu dan hasilnya adalah batuan metamorf tekanan tinggi-suhu rendah, fasies metamorf sekis biru dan eklogit.
Magma yang menghasilkan gunung api strato terjadi oleh peleburan parsial basah kerak samudra yang menunjam. Magma juga merupakan sumber panas untuk larutan hidrotermal yang menghasilkan endapan bijih.
Adanya sumber-daya mineral di bumi, adalah berkat kombinasi proses-proses magmatik, metamorfisme, dan metasomatik, yang semuanya terjadi akibat tektonik lempeng.
Sumber : Buku Geologi fisik Dr. Ir. Noer Aziz Magetsari, dkk
Postingan ini dibuat dahulunya pada 10 Oktober 2012 pada blog saya terdahulu