Batuan Sedimen

              Produk dari proses pelapukan mekanik dan kimia merupakan sumber material untuk pembentukan batuan sedimen. Kata sedimentary menunjukkan sifat alam dari batuan sedimen yang berasal dari bahasa Latin sedimentum yang berarti endapan, yang digunakan untuk materi padat yang diendapkan dari fluida. Material hasil proses pelapukan secara tetap akan terkikis dari batuan induknya, kemudian mengalami pengangkutan dan diendapkan di danau, lembah sungai, laut atau cekungan lainnya. Partikel-partikel pada bukit pasir di gurun, lumpur di dasar rawa-rawa, kerakal di sungai, merupakan produk dari proses yang diada hentinya. Karena proses pelapukan batuan, transportasi dan pengendapan material hasil proses pelapukan terus beralangsung, maka material sedimen dapat dijumpai dimana-mana. Setelah diendapkan material yang dekat dengan dasar akan mengalami kompaksi. Lama kelamaan endapan ini akan tersemenkan oleh mineral yang mengkristal di pori-pori antar butiran sehingga membentuk batuan sedimen.

A.    Tipe-tipe Batuan Sedimen

            Material yang terakumulasi sebagai sedimen mempunyai dua sumber utama. Pertama, material sedimen yang terakumulasi berasal dari hasil proses pelapukan mekanik maupun kimia yang tertransportasi dalam keadaan padat. Endapan dari tipe ini disebut detrital dan batuan sedimen yang terbentuk disebut batuan sedimen detrital (detrital sedimentary rocks).

            Sumber utama yang kedua adalah material yang terlarut hasil dari proses pelapukan kimia, apabila larutan tersebut mengalami presipitasi baik oleh proses anorganik maupun organik, materialnya disebut sedimen kimia dan batuan yang dibentuk disebut batuan sedimen kimia (chemical sedimentary rocks).

B.     Batuan Sedimen Detrital

            Batuan detrital disebut juga batuan sedimen fragmental atau batuan sedimen klastik. Walaupun batuan ini mempunyai variasi mineral atau fragmen yang sangat besar, komposisi utama dari batuan ini adalah kuarsa dan mineral lempung. Seperti telah diuraikan sebelumnya, mineral lempung merupakan produk utama dari pelapukan kimia dari mineral silikat. Lempung adalah mineral yang berbutir halus dengan struktur kristal lembaran seperti mika. Mineral lain pada batuan sedimen adalah kuarsa, karena mineral ini resisten terhadap proses pelapukan kimia. Jadi pada waktu batuan beku yang banyak mengandung kuarsa serti granit mengalami pelapukan kimia, maka butiran mineral kuarsa akan terlepas bebas.

            Mineral lain yang umum pada batuan sedimen adalah feldspar dan mika, kedua mineral tersebut tidak resisten terhadap pelapukan kimia. Apabila dijumpai mineral-mineral tersebut pada batuan sedimen dapat menunjukkan bahwa batuan tersebut merupakan hasil dari proses pelapukan mekanik daripada pelapukan kimia.

            Ukuran butir merupakan dasar utama untuk membedakan batuan sedimen detrital. Tabel di bawah menggambarkan klasifikasi ukuran butir batuan sedimen detrital. Istilah lempung dalam klasifikasi tersebut adalah untuk ukuran butir, bukan untuk nama mineral. Walaupun kebanyakan mineral lempung berukuran lempung, tetapi tidak semua berukuran lempung adalah mineral lempung.

            Tabel. Klasifikasi ukuran butir batuan sedimen detrital  

Ukuran Butir (mm)	Nama butir	Nama Umum Sedimen	Nama Batuan Sedimen
> 250 64 – 256 4 –   64 2 –     4	Bolder Kobel Pebel Kerikil	Kerakal	Konglomerat atau Breksi
1/16  –    2	Pasir	Pasir	Batupasir
1/256 – 1/16 < 1/256	Lanau Lempung	Mud	Batulanau Batulempung

            Ukuran butir batuan sedimen dapat juga dihubungkan dengan energi dari media transportasinya. Kecepatan aliran air atau angin akan menyeleksi ukuran butir partikel yang diangkut. Apabila energinya berkurang, maka material yang diangkut semakin kecil. Seperti misalnya pada aliran sungai, di hulu sungai yang energinya besar diendapkan material yang berukuran kasar, sedang semakin ke arah hilir, material yang diendapkan berukuran pasir. Material yang berukuran lempung dan lanau akan diendapkan dengan energi yang sangat rendah, sehingga akumulasi material ini biasanya terdapat di danau, rawa atau di laut yang tenang.

            Shale. Batuan sedimen yang disusun oleh material yang berukuran lanau dan lempung disebut shale. Batuan sedimen yang berbutir halus ini menyusun 70% batuan sedimen kerak bumi. Karena kecilnya, material batuan ini tidak dapat diidentifikasi tanpa bantuan alat pembesar. Shale umumnya tidak mengalami sementasi dengan baik dan mudah pecah, tetapi mempunyai porositas yang kecil. Walaupun merupakan batuan sedimen yang dominan, tetapi merupakan batuan sedimen yang paling sedikit diketahui dengan baik. Shale jarang memberikan singkapan yang baik seperti batupasir atau batuan sedimen lainnya karena shale mudah mengalami pelapukan dan membentuk lapisan penutup batuan yang masih segar. Istilah shale biasanya digunakan untuk semua batuan sedimen yang berbutir halus, tetapi banyak ahli geologi menggunakan lebih terbatas. Istilah ini sering digunakan untuk batuan sedimen berbutir halus yang menunjukan sifat mudah terpisah menjadi lapisan-lapisan tipis. Bila batuannya kompak dan membentuk blok batuannya disebut mudstone.

            Batupasir. Merupakan batuan sedimen yang berukuran pasir dan yang paling banyak dijumpai setelah shale. Batuan ini menyusun 20% dari batuan sedimen pada kerak bumi. Kuarsa merupakan mineral yang umum dalam batupasir. Bila mineral ini dominan, maka disebut batupasir kuarsa. Sedang bila mineral feldspar yang dominan, disebut arkose. Dominasi mineral feldspar dalam batupasir menunjukan bahwa batuan ini kurang mengalami pelapukan kimia. Batuan sedimen yang disusun oleh mineral kuarsa dan feldspar disebut graywacke. Warna gelap pada batuan ini disebabkan oleh kandungan yang banyak dari fragmen yang menyudut dan lempung. Karena batuan ini memiliki pemilahan yang buruk, maka sering disebut dirty sandstone.

            Konglomerat. Batuan ini disusun oleh partikel-partikel yang berukuran kasar (gravel). Partikel yang besar umumnya merupakan fragmen batuan. Diantara fragmen yang kasar terdapat material yang berukuran lebih halus yang disebut masa dasar (matriks), yang terdiri dari mud dan pasir. Batuan ini sering mengalami sementasi yang baik, sehingga membentuk batuan yang sangat kompak. Jika material yang kasar berbentuk menyudut (angular), maka batuannya disebut breksi.

C.     Batuan Sedimen Kimia

            Berbeda dengan batuan sedimen detrital yang disusun oleh material hasil pelapukan yang padat, maka sedimen kimia dibentuk dari material yang diangkut dengan pelarutan. Larutan yang mengandung material hasil proses pelapukan kimia ini bila mengalami presipitasi akan membentuk batuan sedimen kimia. Proses presipitasi ini bisa berlangsung oleh proses anorganik ataupun oleh organik yang hidup di air. Bila proses presipitasi dilakukan oleh organisme, maka batuannya disebut batuan sedimen biokimia.

            Contoh dari batuan sedimen kimia oleh proses anorganik adalah terbentuknya batugaram oleh evaporasi air asin. Sebaliknya tumbuhan dan binatang menyerap material yang terlarut dalam air untuk membentuk rangka atau rumahnya. Setelah  organisme ini mati, rangka atau cangkangnya akan terakumulasi di dasar laut atau danau tempat hidup organisme tersebut.

            Batugamping (Limestone). Menyusun 10% dari total volume batuan sedimen, batugamping merupakan batuan sedimen kimia yang terbanyak. Batuan ini disusun terutama oleh mineral kalsit (CaCO₃), dan dapat dibentuk baik oleh proses anorganik maupun biokimia. Batugamping yang dibentuk oleh proses biokimia lebih umum dijumpai. Sekitar 90% batugamping di dunia merupakan hasil akumulasi sedimen biokimia. Meskipun kebanyakan batugamping dibentuk oleh proses biokimia, proses ini tidak seluruhnya terjadi, karena rangka atau cangkang binatang dapat mengalami perubahan sebelum mengalami pembatuan. Contoh yang sangat mudah dikenal dari batugamping biokimia adalah coquina, batuan yang berbutir kasar yang tersusun oleh fragmen cangkang atau rangka binatang dan tidak tersemen dengan baik. Contoh lain adalah chalk, merupakan batuan hampir seluruhnya disusun oleh cangkang foraminifera, merupakan binatang bersel tunggal yang sangat halus. Batugamping organik terbentuk oleh proses evaporasi dengan naiknya temperatur meningkat konsentrasi kalsium karbonat sehingga terjadi presipitasi. Travertin merupakan batugamping yang sering dijumpai di dalam goa, seperti juga batugamping oolitik. Travertin dibentuk pada waktu airtanah yang mengandung kalsium karbonat mengalami evaporasi. Batugamping oolitik adalah batuan yang disusun oleh butiran kecli yang berbentuk bundar yang disebut oolit. Oolit terbentuk pada lingkungan laut dangkal oleh butiran yang sangat halus dan terbawa oleh arus dan dilapisi oleh kalsium karbonat selapis demi selapis ketika bergulir pada dasar laut.

            Dolomit. Merupakan batuan yang sangat mirip dengan batugamping dan disusun oleh mineral “calcium-magnesium carbonate” yang disebut juga mineral dolomit. Untuk membedakan nama mineral dan batuan, beberapa ahli geologi menyebut dolostone untuk nama batuan yang disusun oleh mineral dolomit. Mekipun dolomit dapat terbentuk dari presipitasi langsung dari laur, tetapi dolomit dapat juga terbentuk dari subsitusi magnesium yang terdapat dalam air laut terhadap kalsium yang terdapat dalam batugamping. Hal ini terbukti dari lebih banyak dolomit dijumpai pada batuan yang berumur tua daripada yang berumur muda, karena dibutuhkan waktu oleh magnesium untuk mensubstitusi kalsium.

            Rijang (chert). Nama ini digunakan untuk batuan yang keras dan kompak yang disusun oleh mikrokristalin silika (SiO₂). Contoh yang sangat dikenal adalah flint yang disusun oleh material organik yang berwarna gelap. Jasper untuk variasi yang berwarna merah, karena kandungan oksida besi. Endapan rijang umumnya dijumpai pada satu dari dua kondisi sebagai nodul yang berbentuk tak beraturan pada batugamping dan lapisan dalam batuan. Kebanyakan nodul silika yang berkomposisi silika merupakan endapan langsung dari air. Jadi nodul merupakan hasil dari proses anorganik. Sebaliknya lapisan rijang merupakan hasil presipitasi langsung dari air laut, karena kandungan silika dalam air laut tidak besar. Jadi lapisan rijang diperkirakan berasal dari hasil proses biokimia. Beberapa organisme laut seperti diatomae dan radiolaria menggunakan silika untuk membentuk rangka dan rumahnya. Mikroorganisme ini dapat mengikat silika dalam larutan yang jenuh silika, kejadian inilah yang diperkirakan membentuk lapisan rijang.

            Batugaram dan batugipsum. Seringkali proses evaporasi merupakan mekanisme terbentuknya batuan sedimen kimia. Mineral yang umum terjadi, melalui proses ini adalah halit (sodium klorida) yang menyusun batugaram, dan gipsum (hidro clcium sulfida) yang menyusun batugipsum.

            Batubara (coal). Batubara dikelompokkan ke dalam batuan sedimen biokimia, tetapi sedikit berbeda dengan batuan sedimen biokimia. Batuan ini disusun oleh material organik terutama oleh sisa-sisa tumbuhan yang sudah mengalami ubahan tetapi struktur asal masih terlihat. Hal ini menunjukan kejadian dari batubara ini adalah penimbunan yang lama dari akumulasi tumbuhan yang besar. Kondisi lingkungan yang memungkinkan terjadinya proses ini adalah rawa-rawa yang miskin kandungan oksigennya. Tipe batubara mempunyai beberapa tingkatan, semakin tinggi temperatur dan tekanannya semakin kecil pengotoran dan kandungan volatilnya seperti diagram :

PEAT      LIGNIT  BITUMINOUS   ANTRASIT

 

            Batubara bituminous merupakan tipe batubara yang terpenting. Antrasit terbentuk dari bituminous yang mengalami metamorfisme. Meskipun antrasit mempunyai tingkatan yang tertinggi, tetapi tipe ini penyebarannya tidak luas dan lebih mahal penambangannya.

D.    Perubahan Sedimen Menjadi Batuan Sedimen

            Proses perubahan sedimen lepas menjadi batuan sedimen disebut litifikasi. Salah satu proses litifikasi adalah kompaksi atau pemadatan. Pada waktu material sedimen diendapkan terus menerus pada suatu cekungan, berat endapan yang berada di atas akan membebani endapan yang berada di bawahnya. Akibatnya butiran sedimen akan semakin rapat, dan rongga antara butiran akan semakin kecil. Sebagai contoh lempung yang tertimbun dibawah material sedimen lain beberapa ribu meter tablanya, volume dari lempung tersebut akan mengalami penyusutan sebanyak 40%. Karena pasir dan sedimen lain yang berbutir kasar dapat mengalami pemadatan, maka proses kompaksi merupakan proses yang signifikan untuk proses litifikasi batuan sedimen yangberbutir halus seperti shale.

            Proses lain yang merubah sedimen lepas menjadi batuan sedimen adalah sementasi. Material yang menjadi semen diangkut sebagai larutan oleh air yang meresap melalui rongga antar butiran kemudian larutan tersebut akan mengalami presipitasi di dalam rongga antar butir, dan akan mengikat butiran-butiran sedimen. Material yang umum menjadi semen adalah kalsit, silika dan oksida besi. Untuk mengetahui macam semen pada batuan sedimen relatif cukup sederhana. Kalsit dapat diketahui dengan larutan HCl. Silika merupakan semen yang sangat keras dan akan menghasilkan batuan sedimen yang sangat keras. Apabila batuan sedimen berwarna orange atau merah gelap, maka batuan sedimen tersebut tersemenkan oleh oksida besi. Kadang-kadang semen pada batuan sedimen dapat memberi nilai ekonomis batuan tersebut. Sebagai contoh batupasir yang tersemenkan oleh oksida besa dapat menjadikan batupasir menjadi bijih besi (iron ore).

            Meskipun batuan sedimen terlitifikasi oleh proses kompaksi, sementasi atau kombinasi dari keduanya, beberapa batuan sedimen terlitifikasi oleh pertumbuhan kristal yang saling mengikat. Proses ini sering terjadi pada batuan sedimen kimia.

E.     Klasifikasi Batuan Sedimen

            Batuan sedimen pada dasarnya dapat dibedakan menjadi dua yaitu sedimen detrital dan kimia. Kemudian batuan sedimen detrital dikelompokan lagi berdasarkan ukuran butirnya, sedangkan batuan sedimen kimia didasarkan pada komposisi mineralnya.

            Pada kenyataannya banyak batuan sedimen yang termasuk dalam batuan sedimen kimia juga mengandung material sedimen, material detrital. Sebagai contoh, batugamping kadang mengandung material pasir atau lempung, sehingga memberikan sifat pasiran atau lempunga. Sebaliknya batuan sedimen detriral sebagian besar mengalami sementasi oleh mineral yang terbentuk dalan air, maka sebenarnya sulit dikatakan bahwa benar-benar murni tersusun oleh material detrital.

            Seperti dalam batuan beku, tekstur merupakan hal yang terpenting dalam klasifilkasi batuan sedimen. Ada dua macam tekstur yang digunakan dalam klasifikasi batuan sedimen yaitu klastik dan nonklastik. Kata klastik berasal dari bahasa Yunani yang berarti hancuran. Jadi batuan sedimen klastik adalah batuan sedimen yang disusun oleh material hancuran. Seperti terlihat pada klasifikasi batuan sedimen, semua batuan sedimen detrital bertekstur klastik. Coquina adalah batugamping yang disusun oleh cangkang dan fragmen cangkang adalah klastika seperti batupasir dan konglomerat.

            Batuan sedimen kimia kebanyakan bertekstur nonklastik, dimana mineral penyusunnya saling tumbuh bersama (interloding). Oleh sebab itu kenampakan batuan sedimen nonklastik hampir sama dengan batuan beku. Tetapi keduanya dapat dibedakan dengan mudah, karena mineral yang menyusun batuan sedimen nonklatik berbeda dengan mineral yang menyusun batuan beku.

F.      Kenampakan Batuan Sedimen

            Seperti telah diuraikan sebelumnya, batuan sedimen sangat penting untuk menceritakan sejarah bumi ini. Batuan yang terbentuk pada permukaan bumi ini terakumulasi lapisan demi lapisan. Tiap lapisan akan mencatat tentang kondisi lingkungan pada waktu sedimen tersebut diendapkan. Lapisan ini yang biasa disebut perlapisan (strata, beds) merupakan kenampakan karakteristik batuan sedimen.

            Ketebalan perlapisan batuan sedimen bervariasi sangat tipis hingga beberapa puluh meter. Perlapisan batuan sedimen dipisahkan oleh bidang perlapisan (bedding planes), yang merupakan permukaan pembatas. Bidang perlapisan dapat terbentuk oleh adanya perubahan ukuran butir atau komposisi mineral. Pada umumnya bidang perlapisan menunjukan akhir dari suatu pengendapan dan awal dari pengendapan berikutnya.

            Banyak kenampakan batuan sedimen yang dapat diduksi oleh para ahli geologi. Sebagai contoh, konglomerat menunjukan kondisi energi tinggi seperti pada aliran yang kuat, dimana butiran fragmen yang berukuran kasar yang dapat diendapkan. Batupasir arkose menunjukan iklim yang kering, dimana proses pelapukan mineral feldspar relatif kecil. “Carbonaceous shale” menunjukan kondisi lingkungan energi lemah dan kaya akan bahan organik seperti rawa dan laguna. Kenampakan lain pada batuan sedimen juga dapat menunjukan kondisi lingkungan masa lampau. Perlapisan gelembur gelombang (ripple marks) merupakan bentuk permukaan yang dihasilkan oleh arus sungai atau arus pasangsurut yang mengalir diatas dasar yang berpasir atau oleh hembusan angin diatas bukit pasir. Ripple marks dapat juga menunjukan arah arus atau angin di masa lampau.

            Mudcrack (rekah kerut) menunjukan bahwa kondisi lingkungan dimana batuan sedimen terbentuk pada kondisi yang berubah-ubah antara basah dan kering. Kondisi semacam ini sering terjadi pada lingkungan danau dangkal, dataran pasangsurut dan cekungan di daerah gurun.

            Kadang-kadang perlapisan batuan sedimen menyudut terhadap bidang horizontal. Perlapisan yang demikian disebut cross bedding dan merupakan karakteristik untuk sedimen delta sungai dan bukit pasir.

            Fosil, sisa kehidupan dimasa lampau, merupakan unsur yang penting yang sering dijumpai pada batuan sedimen. Fosil penting digunakan untuk mengetahui kondisi geologi dimasa lampau, terutama untuk mengetahui paleoenvironment. Selain itu fosil dapat digunakan untuk mengkorelasikan batuan yang berumur sama yang dijumpai pada tempat yang berbeda.