MODEL PETROGENESA PULAU BALI DARI ANALISIS DATA GEOKIMIA

Lindawati Sumpena*Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesha 10, Bandung, Jawa Barat

ABSTRAKAnalisis geokimia dari unsur utama dan unsur jejak dilakukan di Formasi Ulakan

untuk mengetahui tatanan tektonik Pulau Bali. Analisis dilakukan menggunakan data primer dan data sekunder yang diambil dari paper Wheller (1986). Data tersebut kemudian diplot menggunakan diagram Le Bas, Peccerillo Taylor, Miyashiro, Spider diagram, dsb untuk mengetahui tatanan tektoniknya. Berdasarkan analisis petrogenesis dari data geokimia, saya berpendapat bahwa Pulau Bali merupakan island arc. Formasi Ulakan memiliki seri magma toleitik hingga kalk-alkali dengan pengayaan K yang berasal dari sediment wedge yang turut mengalami partial melting.

Kata kunci : Analisis geokimia, Formasi Ulakan, Island-arc

ABSTRACTGeochemical analysis using major and trace element done in Ulakan Formation to

understand Bali tectonic setting. Primary and secondary data from Wheller (1986) used and plotted in Le Bas diagram, Peccerilo Taylor diagram, Miyashiro diagram, Spider Diagram, etc. According geochemical petrogenesis analysis, it can be concluded that Bali is an island arc. Ulakan Formation has two magma tholeitic and calc-alkaline magma series. K enrichment probably generated by slab and sedimentary wedge partial melting.

Keywords:Geochemical analysis, Ulakan Formation, Island-arc

I. PENDAHULUANPulau Bali berada pada 803’40 – 8050’48’’ LS dan 114025’40 – 115042’40’’ BT, di

sebelah timur Pulau Jawa. Sejarah tektonik dari Pulau Bali dapat dianalisis dari sampel basalt dari Pulau Bali bagian tenggara tepatnya Formasi Ulakan. Formasi Ulakan dipilih karena memiliki umur tertua yaitu Miosen Awal. Dari data prosentase berat oksida dan jumlah unsur jejak dalam ppm dapat diketahu informasi yang diperlukan dalam analisis tingkat kejenuhan silika pada magma, deret magma, lingkungan tektonik, dan proses fraksionasi kristalisasi. Sampel diambil dari Formasi Ulakan serta data sekunder dari paper Wheller (1986). Secara umum, analisis geokimia berdasarkan CIPW Norm menunjukkan bahwa terdapat dua kelompok sampel batuan yang dibagi berdasarkan kemunculan mineral Nefelin dan Hipersten

Gambar 1. Peta Geologi Pulau Bali. Formasi Ulakan ditunjukkan dengan tanda panah

II METODE PENELITIANMetode penelitian berupa studi literatur dari Sampel Fm. Ulakan (Wheller, 1986) serta

beberapa sampel lain. Data kemudian diolah menggunakan software Ms. Excel, program CIPW Norm, Program Plotting Diagram AFM. Diagram yang telah diplot digunakan untuk analisis petrogenesa dari Pulau Bali.

Fm. Ulakan

III. DATA GEOKIMIA SAMPEL

Tabel 1

Kandungan MgO yang tinggi (>6%) yang mengindikasi bahwa magma yang ada pada Formasi Ulakan memiliki komposisi yang dekat dengan magma primitif. Pada beberapa sampel, jumlah total presentasi berat seperti AB-5 dan LEBU-2 yang memiliki nilai total > 100%. Hal ini mengindikasi adanya pelapukan atau perubahan mineral yang di dukung dari nilai LOI yang tinggi (> 4). Namun data ini juga harus didukung oleh bukti petrologi yang nanti akan kita bahas.

IV. PENGOLAHAN DAN ANALISIS DATA

4.1 Mineral Normatif dari Program CIPW Norm

Tabel 2. Data Unsur Jejak Sampel Fm. Ulakan dari Wheller (1986) dan data lain

Dari data CIPW Norm, diperoleh pengelompokkan dua mineral dari sampel Formasi Ulakan yaitu kelompok sampel dengan mineral normatif Hipersten (magma jenuh silika) dan kelompok sampel dengan mineral normatif Nefelin (magma tidak jenuh silika) yang muncul saling berkebalikan. Kelompok normatif Nefelin adalah sampel 67412, 67413, 67414, 67415, 67417, 67420, 67421, 67422, 67425, 67426, RM 13-03, AB-5, BI-3, MG-4, dan ABAH 1. Sedangkan sampel kelompok hipersten antara lain sampel 67419, 67425, LEBU-1K, LEBU-1M, LEBU-2 (Rolinson, 1993).

4.2 Hasil Plot Diagram K2O vs SiO2 (Diagram Peccerillo Taylor)

Diagram ini digunakan unuk mengetahui afinitas dan deret dari magma pembentuk batuan sampel.

Tabel 3. Data Mineral Normatif

Gambar 2. Diagram K2O vs SiO2

Dari diagram K2O vs SiO2 diperoleh rentang sampel yang cukup besar dari Seri Kalk-alkali hingga Seri Alkali. Pada seri alkalin banyak terdapat sampel normatif nefelin. Kelompok seri alkali banyak memiliki kandungan K. Hal ini berlawanan dengan hasil CIPW Norm yang menunjukkan tidak adanya mineral dengan kandungan K yang tinggi. Terdapat indikasi pengayaan K pada sampel Fm. Ulakan.

4.3 Hasil Plot Diagram TAS (Na2O + K2O vs SiO2)

SiO2 vs K2O

Diagram Le Bas digunakan untuk mengidentifikasi batuan dengan penamaan kandungan unsur kimia. Secara umum, diagram Le Bas (antara SiO2 Vs Na2O+K2O) mengelompokkan Sampel Fm. Ulakan sebagai Seri Basalt dengan satu sampel picro-basalt.

4.4 Hasil Plot Diagram AFM

Gambar 3. Diagram Na2O+K2O vs SiO2

F = FeO total

A = Na2O + K2O M = MgO

Berdasarkan hasil pengeplotan pada Diagram AFM, terlihat bahwa hampir seluruh sampel Fm. Ulakan berada pada zona toleit. Hanya satu sampel saja yang berada di zona kalk-alkali.

4.5 Hasil Plot Diagram FeO/MgO vs SiO2 (Diagram Miyashiro, 1974)

Plot FeO/MgO vs SiO2 menunjukan bahwa sampel Fm. Ulakan memiliki afinitas magma toleitik baik dari sampel Wheller (1986) maupun dari sampel basalt.

Gambar 4. Diagram AFM

Gambar 5. Diagram Miyashiro (1974)

4.6 Diagram Harker

Diagram Harker digunakan untuk mengetahui apakah batuan berasal dari magma yang co-genetik. Ciri dari magma yang co-genetik yaitu trendline yang membentuk garis linear. Secara umum, plot SiO2 terhadap MgO, CaO, dan FeO memiliki gradien negatif yang menandakan terjadinya fraksionasi kristal membentuk mineral-mineral yang lebih berat. Sedangkan pada plot SiO2 terhadap Al2O3 dan Na2O mengalami kenaikan. Hal ini menunjukkan bahwa pembentukan mineral-mineral yang lebih asam terjadi dan semakin bertambah seiring diferensiasi magma.

Terlihat pola dari magma yang terpisah membentuk dua trenline yang saling berdampingan dari sampel basalt pada plot SiO2 terhadap Al2O3, FeO, dan P2O5. Seri magma linier pertama terdiri dari B1-3, MG4, RM-13, ABAH, dan LEBU 2 yang co-genetik sedangkan sementara seri magma linier kedua terdiri dari LEBU 1K, LEBU 1M dan AB 5.

Gambar 6. Diagram Harker SiO2 terhadap unsur utama lain

4.7 Plot Unsur Jejak Sampel

4.7.1 Plotting terhadap Mantel Primitif

Tabel 4. Nilai normalisasi sampel terhadap mantel primitif

Dari spider diagram normalisasi terhadap mantel primitif, terlihat adanya kemiripan pola antara spider diagram sampel dan spider diagram basalt toleit South Sandwich (island arc). Terdapat kenaikan pada Ba, spike yang tajam dari Nb, kenaikan Sr, dan penurunan pada Ti. Tren menurun kearah unsur inkompatibel. Spike yang tajam dari Nb merupakan ciri khas dari magmatisme yang berkaitan dengan jalur subduksi (Wilson, 1989).

Gambar 6. Diagram normalisasi terhadap mantel primitif. Marker berwarna biru menunjukkan Ne-norm Wheller (1986), warna kuning Hy-norm Wheller (1986), warna abu-abu Ne-norm basalt, dan

warna hijau Hy-norm basalt

Gambar 7. Diagram normalisasi basalt terhadap mantel primitif

4.7.2 Plotting terhadap Kondrit

Tabel 5. Nilai normalisasi sampel terhadap kondrit

Dari spider diagram normalisasi terhadap kondrit, diketahui sampel Fm.Ulakan memiliki kemiripan dengan tren spider diagram dari magma toleitik. Nilai paling tinggi dari hasil plot yaitu 20. Rollinson (1989) menyatakan adanya light REE-depleted menjadi ciri khas dari basalt toleit island arc. Hal ini juga turut membedakan sampel dari basalt kalk-alkali yang mengalami pengkayaan light-REE (Wilson, 1989)

Gambar 8. Diagram normalisasi semua sampel terhadap kondrit. Di bagian kanan terdapat spider diagram island arc

Gambar 9. Diagram normalisasi sampel basalt terhadap kondrit. Di bagian kanan terdapat spider diagram island arc

4.7.3 Plotting terhadap MORB

Tabel 6. Nilai normalisasi sampel terhadap MORB

Berdasarkan plot spider diagram yang dibandingkan dengan spider diagram oceanic island arc (Wilson, 1989), diketahui bahwa sampel Fm. Ulakan memiliki kemiripan dengan oceanic island calc-alkaline basalt dikarenakan adanya pengayaan pada unsur light-REE, penurunan ke arah heavy-REE, penurunan dari unsur Rb ke Th, spike pada Nb, serta penurunan pada unsur Ti. Namun, pada bagian yang lebih kanan, pola cenderung mirip dengan oceanic island tholeitiic basalt terlihat pada pola Y dan Yb yang cenderung mendatar dibawah 1.

V. MODEL PETROGENESIS PULAU BALIIsland arc terbentuk dari subduksi antar lempeng samudera. Ciri lain yang muncul yaitu

adanya pembentukan rantai kepulauan, diapit oleh batas cekungan yang terbentuk dari pemekaran lantai samudera di bagian belakang. Sedangkan di bagian depan, terbentuk fore arc yang dibentuk oleh kerak samudera dan membentuk prisma akresi.

Gambar 10. Diagram normalisasi sampel basalt terhadap MORB. Di bagian kanan terdapat spider diagram island arc

Gambar 11. Diagram normalisasi sampel basalt terhadap MORB. Di bagian kanan terdapat spider diagram island arc

Gambar 12. Skema tektonik Pulau Bali yang digambarkan sebagai island arc.

Subduksi dari lempeng samudera ini membuatnya mengalami peningkatan suhu dan tekanan yang besar yang mengeluarkan unsur-unsur volatil ke mantel serta membentuk batuan metamorf. Kehadiran dari air memicu terjadinya partial melting dari mantel atas bagian atas menjadi magma. Magma inilah yang menjadi sumber magmatisme dari Pulau Bali.

Data geokimia basalt dari Fm.Ulakan menunjukkan bahwa Pulau Bali merupakan Island Arc. Namun, terdapat hal yang menarik yaitu pengkayaan unsur K yang terlihat pada Diagram Peccerillo Taylor . Pengkayaan unsur K ini umumnya ditemui pada batuan beku yang lebih asam atau batuan sedimen. Saya menginterpretasikan adanya sedimen wedge yang ikut terleburkan bersama bagian mantel dari litosfer yang dibuktikan pula oleh kandungan Ba yang tinggi (Wilson, 1989).

Magma Pulau Bali ini juga mengalami evolusi dari jenis magma kalk-alkalin menjadi toleitik seiring penambahan jarak dari zona subduksi.

Gambar 13. Evolusi magma menjauhi daerah penunjaman

VI. SIMPULANPulau Bali memiliki tatanan tektonik island arc yang dapat dibuktikan melalui analisis

geokimia dari sampel basalt Fm.Ulakan. Sampel Fm.Ulakan ini memiliki dua kelompok mineral normatif yaitu kelompok normatif nefelin dan kelompok normatif hipersten. Dari hasil plot mineral utama dan unsur jejak, dapat disimpulkan bahwa magma mengalami evolusi dari toleitik di dekat

Pulau Bali

Kerak samudera

daerah penunjaman menuju kalk-alkali. Pengayaan unsur K dari magma ini kemungkinan berasal dari sediment wedge yang ikut mengalami partial melting.

VII. UCAPAN TERIMAKASIHUcapan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada Dr. I.G.B Eddy

Sucipta dosen mata kuliah Petrogenesis (GL 3044 ), Pusat Sumber Daya Geologi yang mengeluarkan hasil analisis geokimia sampel penelitian, dan rekan-rekan dari Program Studi Teknik Geologi Institut Teknologi Bandung yang telah bersedia meluangkan waktu untuk berdiskusi mengenai materi yang berkaitan.

VIII. DAFTAR PUSTAKA

Rollinson, Hugh R., 1993. Using Geochemical Data : Evaluation, Presentation, Interpretation. Essex : Longman Group.

Wilson, 1989. Igneous Petrogenesis, A Global Tectonic Approach. Dordrecht : www.springer.com