17 BAB III METODOLOGI PENELITIAN Semua proses kegiatan

BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Semua proses kegiatan penelitian mulai dari pengambilan conto batuan, metode
penelitian sampai pembuatan laporan disederhanakan dalam bentuk diagram alir (gambar
3.1).
3.1 Metode Laboratorium
3.1.1 Analisis Petrografi
65 conto batuan dipilih untuk dilakukan analisis petrografi. Analisis ini merupakan salah
satu data utama yang akan dianalisis terlebih dahulu. Conto batuan yang akan dianalisis
terlebih dahulu disayat dengan ketebalan 0,03 mm dan 0,05 mm untuk dapat diamati di
bawah mikroskop polarisator.
Alat yang digunakan dalam menganalisa batuan metamorf adalah dengan menggunakan
mikroskop polarisator Nikon seri UFX-DX perbesaran lensa okuler 10X dan lensa
obyektif perbesaran 10X, 20X, dan 40X di bagian laboratorium fisika mineral PUSLIT
Geoteknologi – LIPI.
Analisis petrografi berguna untuk mengetahui tekstur, struktur dan mineralogi sehingga
dapat ditentukan jenis batuannya berdasarkan klasifikasi yang dipilih. Hasil analisis ini
kemudian ditafsirkan paragenesa dan pembentukan mineral pada conto batuan yang
dianalisa.
3.1.2 Kimia mineral
Untuk mengetahui karakteristik kimia mineral, salah satunya adalah dengan
menggunakan metode analisis mikroprobe mineral JEOL superprobe 733. Prinsip
kerjanya adalah menembakkan elektron terakselerasi yang berasal dari antikatoda dalam
tabung sinar x pada conto sayatan tipis dengan ketebalan sayatan 0,05 mm. Energi
elektron mengenai conto batuan dalam ukuran beberapa mikron sehingga menghasilkan
pelepasan energi dari materi yang dianalisa. Energi yang terlepas dari unsur, dianalisa
dalam suatu spektrometer sehingga bisa dikenali unsur-unsurnya. Pada umumnya alat ini
bekerja pada tegangan 15 Kva. Analisa dilakukan pada tepi atau inti suatu mineral yang
telah dipilih.
17
Metodologi Penelitian
18
Data analisis mineral (Kadarusman, dkk 2005) masih dalam bentuk tabel berupa nilai
unsur – unsur mayor kimia mineral (SiO2, Al2O3, MgO, K2O, TiO2, P2O5, MnO, FeO,
Na2O, CaO). Nilai unsur – unsur kimia ini kemudian dikalkulasikan berdasarkan 8 atom
oksigen untuk plagioklas, 14 atom oksigen untuk klorit; 22 atom oksigen pada mika, 8
kation dan 12 oksigen pada garnet, 4 kation dan 6 atom oksigen untuk piroksen, 8 kation
dan 12,5 atom oksigen untuk epidot; Amfibol dikalkulasikan pada 23 atom oksigen
dengan perkiraan Fe2+/Fe3+ mengasumsikan ∑ 13 kation. Hasil analisis probe mineral
pada amfibol, selanjutnya dikelompokkan menggunakan klasifikasi Leake dkk., 1997
dengan parameter sebagai berikut :
1. Ca - Amfibol : CaB ⟨ 1,5 ; (Na+K)A < 0,5.
CaA < 1,5. CaB ≥ 1,5; (Na + K)A ≥ 0,5
2. Na - Ca Amfibol : (Na+K)A ⟨ 0,5 ; (Ca+NaB) ⟨ 1 ; 0,5 < NaB < 1,5.
(Na+K)A < 0,5 ; (Ca+NaB) ⟨ 1 ; 0,5 < NaB < 1,5.
Analisis probe mineral dilakukan pada beberapa sayatan, yaitu sekis mika (KSO3O7,
KLON 2, KLON 6 dan Brengkok), amfibolit (KM 13B) dan sekis biru (KM 01, KM 08,
KM 10, KM 11, KM 12, KM 16, KM 17 dan KM 18).
3.1.3 Pengukuran Tekanan dan Temperatur
Untuk menghitung tekanan dan temperatur batuan metamorf, nilai – nilai kation mineral
dianalisis dengan cara kalibrasi menggunakan metode empiris, yaitu kalibrasi
geotermobarometer kuantitatif dan kualitatif. Tahap pertama untuk melakukan
menghitung pengukuran tekanan dan temperatur adalah dengan mengamati mineral yang
akan dianalisis kimia mineralnya. Tahap berikutnya adalah memasukkan data tersebut ke
dalam komputasi program berdasarkan kalibrasi yang telah ditentukan. Hasil kalibrasi ini
kemudian diproses dalam bentuk diagram geotermometer dan geotermobarometer.
Pengukuran tekanan dan temperatur pada amfibol berdasarkan geotermobarometer
kualitatif, yaitu berdasarkan Si-Alvi Leake (1971, dalam Raase, 1974). Raase (1974)
membatasi hanya pada batuan amfibolit yang bertekanan rendah yaitu lebih kecil dari 5
kbar. Pengukuran kualitatif ini dilakukan dikarenakan tidak adanya data conto batuan
amfibolit yang memiliki mineral amfibol yang berdampingan dengan plagioklas untuk
dilakukan analisis kimia mineral. Menurut Raase (1974), hornblende dari tipe low
Metodologi Penelitian
19
pressure berbeda dari hornblende tipe high pressure yaitu dari kandungan Alvi dan Si nya.
Pendekatan perhitungan tekanan amfibolit yang dilakukan Raase (1974) yaitu
berdasarkan pada pertukaran kation dan anion Alvi terhadap Si dikarenakan kandungan
Alvi berpengaruh terhadap tekanan suatu batuan metamorf. Dari hasil ini, kita baru dapat
membatasi tekanan yang tepat.
Untuk penentuan geotermobarometer secara kuantitatif dapat menggunakan pasangan
garnet – klinopiroksen (Ellis, dkk., 1979; Powell, 1985; Sengupta, 1989; Perchuk, 1992;
Berman, dkk., 1995), sementara untuk geotermometer menggunakan plagioklas-muskovit
(Green & Usdansky, 1986) dan garnet – klorit (Patrick & Evans; 1989). Penggunaan
metode geotermobarometer pada pasangan garnet - klinopiroksen harus memenuhi syarat
sebagai berikut;
1. Menurut Ellis, dkk (1979), pertukaran Fe – Mg pada pasangan garnet – piroksen (Kd=
(Fe2+/Mg)gt/(Fe2+/Gt)cpx adalah tergantung pada komposisi Ca dan Mg#=(Mg/(Mg+Fe)
dalam fase mineral tersebut.
T(°K) = 3140XCa(gt) + 3030 + 10,86 *P(kb)/lnKd + 1,9034
Fe = Fe2+
Mg# = 0,062-0,85 dalam sistem garnet solid solution yang tidak ideal
Reaksi pertukaran Fe – Mg garnet – Klinopiroksen :
1/3Mg3Al2Si3O12 +
pirop
CaFeSi2O6
↔ 1/3Fe3Al2Si3O12 + CaMgSi2O6
hedenbergit
↔ almandin
1/3
diopsid
1/3
K= (aFegt *aMgcpx)/ (aMggt *aFecpx) selon Banno, 1970.
Dalam persamaan ideal a = x
K = (XFegt)*(XMgcpx)/(XMGgt*XFecpx) Fe=Fe2+ dan Fe3+ diabaikan
Xjd kurang dari 30% (0,30)
XCa gt= (Ca/Ca+Mg+Fe)gt ≈ 0,2
2. Powell (1985) melakukan eksperimen berdasarkan pertukaran kation Fe – Mg garnet –
klinopiroksen :
1/3Mg3Al2Si3O12 +
pirop
CaFeSi2O6
hedenbergit
↔ 1/3Fe3Al2Si3O12 + CaMgSi2O6
↔
almandin
diopsid
T(K) = 2790 + 10*P + 3140*XCagt/ln Kd + 1,735
3. Menurut Berman, dkk., 1995, di ambil dari reaksi kesetimbangan Ellis, dkk., (1979)
Formula umum :
Metodologi Penelitian
20
T(K)=( -b+ √b2- 4ac)/2a
P dalam bar
a = 1,762*10-7(P-1)
b = 3RlnKd - rS° - Sex – 1,4017*10-4(P-1)
c = rH° + Hex + (P-1) ( r V° + Vex + 2,613* 10-2) + 4,0335*10-7 + 4,7*10-12P3
Fe3+ = 0, Fe=Fe2+
4. Sengupta, dkk., 1989 mengatakan bahwa XFe pada garnet <0,65. Pengaruh Na dan Al
Cpx dalam eklogit berdasarkan pada persamaan Ellis, dkk (1979), yaitu :
1/3Mg3Al2Si3O12 +
pirop
CaFeSi2O6
↔ 1/3Fe3Al2Si3O12 + CaMgSi2O6
hedenbergit ↔
almandin
diopsid
dengan anggapan dalam keseimbangan ideal cpx:
T(°K) = 3030 + 10,86*P(kb)/lnKd + 1,9034 + ln γFegt – ln γMGgt
Untuk pengukuran geotermometer dapat menggunakan pasangan garnet – klorit (Patrick
& Evans, 1989), yaitu berdasarkan pertukaran Fe – Mg. Mg/Fe rendah belum tentu retro
tapi pengaruh pencampuran temperatur maksimum. Bila suhunya bervariasi tidak bisa
dipakai, mungkin retro untuk klorit tetapi tidak untuk garnet.
Selain menggunakan pasangan garnet – klorit, perhitungan geotermometer dapat juga
menggunakan plagioklas – muskovit (Green & Usdansky, 1986), yaitu berdasarkan reaksi
pertukaran Na – K nya. Geotermometer ini digunakan untuk batuan metasedimen pelitik
dan granitoid peralumina yang setimbang pada temperatur 415oC – 725oC dan pada
tekanan 2 – 13 kbar.
3.1.4 Studi Perbandingan
Selain data utama di atas, juga diperlukan adanya data pendukung berupa peta geologi
dan studi literatur yang telah dilakukan oleh para peneliti terdahulu sebagai studi
perbandingan.
Data pendukung berupa peta geologi dan studi literatur, berguna membantu mengetahui
lokasi penelitian dan penyebaran batuan metamorf secara garis besar dan kerangka
tektonik daerah penelitian pada waktu lampau sehingga dapat dipergunakan sebagai studi
perbandingan.
Metodologi Penelitian
21
Hasil pemerolehan dan analisis data di atas, diintegrasikan ke dalam suatu diagram fasies
metamorfik.
3.2 Sintesis
Hasil penafsiran dari data yang akurat tentang penyebaran, hubungan antar batuan, aspek
petrologi dan pola kimia mineral dari batuan metamorf di komplek Lok Ulo akan
membantu mengetahui kondisi tekanan dan temperatur batuan metamorf secara
kuantitatif dan memberikan masukan mengenai sintesis tektonik regional Lok Ulo.
Metodologi Penelitian
22
Studi Batuan Metamorf Kompleks Luk Ulo
Hipotesa kerja
Asumsi-asumsi
Metodologi
Pengamatan conto batuan
Data yang dikerjakan
Data sudah tersedia
Petrografi
1.Studi literatur
2. Peta geologi
Kimia mineral
Perhitungan P
dan T
Grafik dan
diagram
Tekstur, struktur,
mineralogi
batuan metamorf
Paragenesis
proses
Analisis
ƒ Pola
penyebaran
jenis mineral
ƒTekanan
dan
temperatur
batuan
metamorf
Diagram fasies batuan
metamorf
Gambar 3.1 diagram alir metode penelitian
Metodologi Penelitian