geokimia unsur-unsur utama batuan gunungapi

Geokimia unsur-unsur Utama Batuan Gunungapi Papandayan, Jawa Barat (Eka Kadarsetia)
GEOKIMIA UNSUR-UNSUR UTAMA BATUAN GUNUNGAPI PAPANDAYAN,
JAWA BARAT
Eka Kadasetia
Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi – Badan Geologi
Sari
Gunungapi Papandayan merupakan gunungapi aktif yang terletak di Kabupaten Garut,
Provinsi Jawa Barat. Karakteristik kimia batuan dan petrogenesis batuan G. Papandayan diharapkan
dapat dijadikan dasar untuk mengenali sifat-sifat magmanya. Secara petrografi batuan G. Papandayan
bertekstur porfiritik, dengan fenokris terdiri dari plagioklas, piroksen, mineral bijih dan kadangkadang hornblenda yang tertanam dalam masa dasar glass, mikrolit plagioklas, mikrokristal piroksen,
gelas dan mineral bijih. Batuan G. Papandayan memiliki kisaran kandungan SiO2 antara 53,20%
sampai 62,48%, kandungan TiO2 kurang dari 1 % berjenis andesitik-basaltik sampai andesitik, tipe
magmanya calc-alkalin. Variasi elemen mayor pada lava-lava G. Papandayan dihasilkan oleh
fraksinasi fase-fase olivin, piroksen, dan Ca-plagioklas. Kandungan CaO yang tidak terlalu tinggi,
antara 6% - 8% memberikan gambaran bahwa proses fraksinasi dalam magma G. Papandayan cukup
kuat.
MAJOR ELEMENTS GEOCHEMISTRY OF THE ROCKS OF PAPANDAYAN VOLCANO,
WEST JAVA
Eka Kadarsetia
Center for Volcanology and Geological Hazard Mitigation – Geological Agency
Abstract
Papandayan Volcano is located at Garut Districts, West Java Province. In order to gain
better understanding of Papandayan volcano, the petrographic and rock geochemistry investigation
had been carried out. The main aims of the research is to identify the petrographic and chemical
characteristic of the rocks in relation to the petrogenesis process. Under the microscope the rocks
showed porphyritic texture, with the fenokris of plagioclase, pyroxene, ore minerals and horblende.
Phenocryts sitted in devitrified glass groudmass, plagioclase microlite, pyroxene micro crystal and
ore minerals. Based on rock chemical data, The Papandayan rocks contain of SiO2 between 53,20%
to 62,48%, accordingly the rocks type is andesitic basaltic to andecite, with calc-alkaline series. In
general the TiO2 is less than 1 %, refleted the Island Arc Magma. In general the major elemets
variation of Papandayan lavas resulted by fractination of olivine, pyroxene and Ca-plagioclase. The
medium content of CaO characterized by a strong fractination process of Papandayan magma.
Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 5 Nomor 2, Agustus 2010 : 23-29
Hal :23
Geokimia unsur-unsur Utama Batuan Gunungapi Papandayan, Jawa Barat (Eka Kadarsetia)
Pendahuluan
Gunungapi Papandayan merupakan
kerucut paling selatan dari deretan gunungapi
aktif di Jawa Barat, terletak sekitar 60 km
sebelah tenggara kota Bandung dan termasuk
dalam Kabupaten Garut. Secara geografis
gunungapi ini terletak pada 7° 19’ Lintang
Selatan dan 102° 44’ Bujur Timur dengan
ketinggian 2665 meter di atas permukaan laut,
atau sekitar 1950 meter di atas dataran Garut.
Letusan dalam sejarah yang pertama
kali tercatat adalah pada tahun 1772, ketika
terjadi longsoran besar (debris avalanche) yang
menimbulkan kerusakan 40 kampung musnah
dan 2975 korban manusia. Tahun 1923 terjadi
letusan lumpur, dari 7 buah kawah kecil yang
terbentuk di dalam Kawah Baru. Kegiatan G.
Papandayan yang terjadi cukup panjang antara
tahun 1924 sampai dengan 1927. Tahun 1961
terjadi letusan yang mengendapkan lumpur di
sekitar kawah (Kusumadinata, 1979). Kegiatan
terakhir yang cukup besar dari gunungapi ini
terjadi pada tahun 2002, berupa erupsi freatik
sampai freato magmatik dan juga melongsorkan
sebagian dinding kawahnya sejauh + 2km ke S.
Ciparugpug.
Dalam upaya mitigasi bencana telah
dilakukan berbagai penelitian dilakukan, seperti
geologi, geofisika, dan geokimia. Dan untuk
melengkapi data tentang G. Papandayan yang
sudah ada, maka dilakukan penelitian petrografi
dan kimia batuan. Penelitian difokuskan untuk
mengetahui karakter kimia dan petrogenesis
batuan G. Papandayan, yang selanjutnya
diharapkan dapat dijadikan dasar untuk
mengenali sifat-sifat magmanya.
Metoda Penelitian
Metoda penelitian yang dilakukan
meliputi penelaahan geologi di lapangan,
pengambilan contoh batuan secara variatif,
analisa kimia batuan dan analisa petrografi.
Tahapan akhir dilakukan evaluasi dan
interpretasi data untuk penyusunan karya
ilmiah.
Gambar 1 Peta lokasi G. Papandayan, Jawa Barat
Hal :24
Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 5 Nomor 2, Agustus 2010 : 24-29
Geokimia unsur-unsur Utama Batuan Gunungapi Papandayan, Jawa Barat (Eka Kadarsetia)
Tatanan Geologi
Sektor busur Sunda dicirikan oleh zona
Wadati-Benioff yang sangat aktif, menunjam
hingga ke kedalaman 680 km di bawah Jawa,
Pusat-pusat gempa dalamnya ( > 70 km )
memberikan indikasi suatu bidang seismik yang
menunjam ke arah utara, dengan kedalaman
lebih dari 100 km, miring 65° di bawah Jawa.
Pola tektonik sektor Jawa relatif sederhana,
dasar Samudra Hindia menunjam ke bawah
Jawa dengan kemiringan sekitar 65° ke arah
utara pada kecepatan rata-rata 6 cm/tahun (Le
Pichon, 1968). Kedalaman palung Jawa
bervariasi, hal ini sebagian disebabkan oleh
perbedaan ketebalan sedimen di dasar samudra
dalam palung itu sendiri. Kedalaman palung di
selatan Jawa ada yang mencapai 7 km
Sedimen pelagis tipis banyak dijumpai
di dalam palung Jawa, yang terbawa ke dalam
palung pada lempeng Samudra Hindia. Namun
ada juga sedikit kemungkinan terbawanya
sedimen yang berasal dari endapan kipas
Bengal (Anikouchine dan Ling, 1967). Studi
pantulan seismik di kawasan Laut Jawa dan
“forearc” Sumatra menunjukkan ketebalan
kerak kontinen setebal 20 sampai 30 km di
bawah Sumatra dan Jawa. Ketebalan yang
demikian dianggap sebagai suatu ketebalan
transisi dari tipe kontinen dan samudra. Batuan
Vulkanik Jawa umumnya bersifat “mafic” yang
ditandai oleh absennya komponen kerak
kontinen yang bersifat silikan. Gunungapigunungapi Kenozoikum terletak di atas lapisanlapisan marin Neogen, dan batuan dasar yang
tersingkap terdiri dari “melange” Kapur Akhir
dan Tersier Awal. Dengan tidak terdapatnya
tanda-tanda keberadaan kerak kontinen,
membuat kerak Jawa dapat disebut transisi atau
“quasi-continental”
(Hammilton,
1979).
Ketebalan kerak kontinen di Jawa Barat
dihasilkan oleh penumpukan (accretion) zona
pununjaman
Resen
ditambah
dengan
megmatisma busur. Kedalaman zona Benioff
dari sumbu-sumbu busur gunungapi di Jawa
rata-rata berkisar dari 118 sampai 192 km
(Hutchinson, 1989).
Kompleks G. Papandayan dibentuk
oleh dua buah tubuh gunungapi, yaitu di
sebelah utara ditempati G. Puntang Tua,
sedangkan di sebelah selatannya dibentuk oleh
Komplek G. Papandayan, G. Masigit, G.
Malang, dan G. Nangklak. Puntang Tua ini
kearah barat berbentuk kerucut terpancung
dengan kawah yang relatif datar.
Batuan-batuan G. Papandayan terdiri
dari eflata dan lava bersusunan andesit piroksen
yang mengandung hablur hornblende dan
olivin. Batuan-batuan ini dihasilkan oleh pusat
erupsi G. Brungbung, G. Alun-alun, G.
Parugpug dan G. Papandayan (Alzwar, 1992).
Sedangkan menurut Asmoro dkk (1989), hasil
erupsi G. Papandayan didominasi oleh aliran
lava andesit basaltik, endapan aliran
piroklastika, dan jatuhan piroklastika.
Hasil Penelitian
Dari penelitian petrografi dan geokimia
batuan Gunungapi Papandayan, telah dilakukan
analisis contoh batuan yang diambil dari lokasilokasi yang dianggap mewakili, dengan
mempertimbangkan aspek-aspek geologi dan
vulkanologi.
Petrografi
Batuan G. Papandayan secara umum
bertekstur porfiritik, kemas terbuka sampai
tertutup, inequigranular sampai granular,
struktur ofitik dan subofitik. Fenokris terdiri
dari plagioklas, piroksen, mineral bijih, kadangkadang dijumpai hornblenda. Fenokris tertanam
dalam masa dasar mikrolit plagioklas,
mikrokristal piroksen, gelas dan mineral bijih.
Perbandingan antara fenokris dan masa dasar
sekitar 60% : 40%. Kadang-kadang dijumpai
“xenolith” yang diperkirakan berjenis andesitik
dalam batuan lava G. Papandayan.
Plagioklas
Plagioklas yang dijumpai berukuran ukuran
kecil sampai besar, didominasi yang berukuran
kecil dan sedang. Bentuk kristalnya adalah
subhedral sampai euhedral, terdapat inklusi
mineral bijih, kembar albit, karlsbad, dan albitkarlsbad. Struktur zonning sering dijumpai
dalam batuan G. Papandayan, reverse zonning
dan pemadaman bergelombang. Dalam batuan
terdapat berkisar antara 40% sampai 50%.
Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 5 Nomor 2, Agustus 2010 : 25-29
Hal :25
Geokimia unsur-unsur Utama Batuan Gunungapi Papandayan, Jawa Barat (Eka Kadarsetia)
Piroksen
Ada dua jenis piroksen, yaitu :piroksen ortho
dan klino, berbentuk subhedral sampai
euhedral, kembar sederhana, belahan umumnya
satu arah, prismatik panjang dan pendek, tetapi
umumnya berukuran sedang. Dalam kristalnya
terdapat retakan-retakan, inklusi mineral bijih,
sebagian sebagai pecahan-pecahan. Volume
sekitar 6%.
Hornblenda
Mineral ini dijumpai berbentuk anhedral sampai
subhedral, yang kadang-kadang dijumpai
sebagai agregat, berukuran sedang sampai kecil.
Pada beberapa kristal dijumpai sebagai hasil
ubahan dari piroksen. Mineral ini tidak terdapat
pada semua batuan. Dalam batuan mineral ini
terdapat sekitar 1-2% dari total mineral.
Mineral Bijih
Berwarna hitam, opak, umumnya berukuran
kecil, sebagian merupakan mineral primer,
sebagian merupakan ubahan dari piroksen,
berbentuk bulat dan persegi, sebagai fenokris
dan masa dasar. Volume sekitar 2%.
Geokimia
Batuan G. Papandayan memiliki
kisaran kandungan SiO2 antara 53,20% sampai
62,48%,
yang diklasifikasikan berjenis
andesitik-basaltik sampai andesitik, dengan tipe
magmanya calc-alkalin (Paccerillo & Taylor,
1976) terlihat dalam Gambar 2. Kandungan
TiO2 kurang dari 1 prosen (0,24-0,83%), hanya
ada satu contoh yang di atas 1% yaitu 1,02%
dari sampel P-10. Hasil analisis kimia
selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 1 di
bawah.
Tabel 1. Hasil Analisis Kimia Batuan G. Papandayan (Dalam satuan % berat)
Unsur
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
Na2O
K2O
MnO
TiO2
P2O5
H2O
HD
P-O
53,20
18,85
8,56
7,08
4,04
2,33
0,81
0,15
0,46
0,09
1,06
2,98
Hal :26
P-1
53,40
24,77
4,86
0,14
0,03
0,13
0,10
0,01
0,09
0,15
1,15
14,24
P-2
60,13
16,61
7,28
6,60
2,45
3,01
1,68
0,12
0,49
0,44
0,19
1,52
P-7
57,62
18,71
7,21
8,06
2,29
2,97
1,45
0,12
0,96
0,22
0,18
0,30
P-8
57,61
17,61
8,44
7,06
2,81
3,26
0,77
0,15
0,55
0,21
0,37
0,97
P-9
55,11
18,85
8,18
7,65
2,62
3,14
1,28
0,12
0,44
0,24
0,49
1,40
P-10
56,97
18,49
7,66
7,69
2,84
3,06
1,13
0,15
1,02
0,19
0,12
0,51
P-13
57,57
17,94
7,53
7,65
2,95
3,12
1,24
0,15
0,54
0,37
0,20
0,55
P-16
58,39
18,27
7,55
7,71
2,45
3,07
1,08
0,14
0,74
0,14
0,09
0,37
Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 5 Nomor 2, Agustus 2010 : 26-29
P-22
62,48
15,79
6,42
6,23
2,26
3,00
2,11
0,11
0,46
0,17
0,17
0,50
P-25
57,88
17,36
7,18
7,85
3,41
2,67
1,60
0,14
0,50
0,25
0,20
0,76
Geokimia unsur-unsur Utama Batuan Gunungapi Papandayan, Jawa Barat (Eka Kadarsetia)
Gambar 2. Diagram SiO2 terhadap K2O Batuan G. Papandayan ( Pacerillo & Taylor, 1976).
Gambar 3. Ploting SiO2 terhadap unsur-unsur utama.
Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 5 Nomor 2, Agustus 2010 : 27-29
Hal :27
Geokimia unsur-unsur Utama Batuan Gunungapi Papandayan, Jawa Barat (Eka Kadarsetia)
Gambar 4. Ploting MgO terhadap unsur-unsur utama.
Pembahasan
Kandungan K2O dalam lava-lava G.
Papandayan sebagian besar relatif tinggi lebih
dari 1% menunjukan bahwa adanya pengaruh
proses asimilasi atau anateksis dengan material
kerak kontinental atas. Hubungan SiO2 dengan
Na2O mempunyai pola pola yang cenderung
menanjak, hal ini terjadi karena adanya proses
kristalisasi plagioklas secara
normal.
KandunganTiO2 yang rendah merupakan ciri
dari magma busur kepulauan.
Ploting unsur-unsur FeO dan MgO
terhadap SiO2 menunjukkan hubungan yang
negatif. Hal ini menunjukkan pola yang
dipengaruhi oleh proses fraksinasi kristalisasi
Hal :28
olivin dan piroksen yang normal. Seperti
diketahui bahwa unsur-unsur di atas (Si, Fe dan
Mg) terhadap merupakan penyusun utama dari
mineral-mineral tersebut.
Ploting
SiO2
terhadap
TiO2
menunjukkan pola yang tidak teratur. Hal ini
menunjukkan bahwa kurang berperannya
fraksinasi kristalisasi mineral titanomagnetit
dalam pembentukan lava-lava G. Papandayan.
Diagram CaO dengan MgO memperlihatkan
pola yang menjurus ke arah negatif, dengan
bertambahnya
MgO
kandungan
CaO
menunjukkan penurunan. Hal ini disebabkan
oleh adanya fraksinasi olivin dan piroksen yang
kaya Mg. Pada diagram MgO dengan Al2O3
Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 5 Nomor 2, Agustus 2010 : 28-29
Geokimia unsur-unsur Utama Batuan Gunungapi Papandayan, Jawa Barat (Eka Kadarsetia)
tampak adanya suatu pola yang tidak teratur,
mungkin disebabkan oleh sejarah fraksinasi
yang tidak sejalan antara olivin dengan Caplagioklas.
Secara umum dapat dikatakan bahwa
variasi elemen mayor pada lava-lava G.
Papandayan dihasilkan oleh fraksinasi fase
olivin dan piroksen. Namun demikian
kandungan CaO yang tidak tinggi yaitu antara 6
- 8% memberikan gambaran umum bahwa
pengaruh proses fraksinasi dalam magma G.
Papandayan cukup kuat.
Kesimpulan
Mineral
pembentuk
batuan
G.
Papandayan terdiri dari plagioklas, ortho dan
klino piroksen, hornblenda, dan mineral-mirelal
bijih (kurang dari 2%). Asosiasi mineralmineral tersebut membentuk batuan berjenis
basaltik-andesit sampai andesit. Data tersebut
didukung oleh hasil analisis kimia batuan yang
memberikan informasi kandungan SiO2 berkisar
antara 53 - 63 wt%.
Berdasarkan komposisi kimia batuanbatuan G. Papandayan mempunyai seri calckalkaline. Tingginya K2O yang sebagian besar
lebih dari dari 1% menunjukkan bahwa
pengaruh kontaminasi material kerak kontinen
cukup berpengaruh pada pembentukan batuan
G.Papandayan.
Secara umum dapat dikatakan bahwa
variasi elemen mayor pada lava G. Papandayan
dihasilkan oleh fraksinasi fase olivin, piroksen,
dan Ca-plagioklas. Namun dari diagram MgO
dengan Al2O3 tampak adanya suatu pola yang
tidak teratur, hal ini memberikan kemungkinan
bahwa sejarah fraksinasi antara olivin dengan
Ca-plagioklas tidak begitu sejalan. Kandungan
CaO yang tidak terlalu tinggi, yaitu antara 6% 8% memberikan gambaran bahwa proses
fraksinasi
kristalisasi dalam magma G.
Papandayan adalah cukup kuat.
DAFTAR PUSTAKA
Alzwar, M., 1992, Peta Geologi Lembar Garut
Pameungpeuk, Jawa Barat, Skala 1 :
100.000, Puslitbang Geologi Bandung.
Anikouchine, W.A. & Ling, H., 1967. Evidence
for turbidiete accumulation in trenches in
the Indo-Pacific region. Marine Geology
5, 141-154.
Asmoro, P., dkk, 1989, Pemetaan Geologi
Gunungapi Papandayan - Garut, Jawa
Barat. Direktorat Vulkanologi, Direktorat
Jendral Geologi dan Sumberdaya
Mineral, Departemen Pertambangan dan
Energi.
Hamilton, W., 1979. Tectonics of the
Indonesian region. U.S. Geol. Surv, Prof.
Paper 1078, 345 pp.
Hutchinson, C.S., 1989. Geological evolution
of South-East Asia. Oxford Monographs
on Geology and Geophysics no. 13,
Oxford sciences publications, Oxford,
Clarendon Press, 368 pp.
Kadarsetia, E., Abdurachman, E.K., Effendi,
W., Suherman, W., dan Ridwan, I.,
2004. Inventarisasi Sifat Kimia Batuan
Gunungapi Papandayan, Jawa Barat.
Direktorat Vulkanologi dan Mitigasi
Bencana Geologi. Tidak diterbitkan.
Kusumadinata, K, 1979, Data Dasar Gunungapi
Indonesia,
Direktorat
Vulkanologi,
Direktorat Jendral Pertambangan Umum,
Departemen Pertambangan dan Energi.
Le Pichon, X., 1968, Seafloor spreading and
continental drift. J. Geophys. Res. 73,
3661-97.
Paccerillo, A. And Taylor, S.R., 1976.
Geochemistry of Eocene calc-alkaline
volcanic rocks from the Kastamonu area,
Nothern Turkey. Contrib. Mineral.
Petrol., 58, 61-81.
Whitford, D.J., 1975, Geochemistry and
Petrology of Volcanic Rocks From
Sunda Arc, Indonesia. Ph.D Thesis
(unpubl). Australia National University.
Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 5 Nomor 2, Agustus 2010 : 29-29
Hal :29