TUGAS PRAKTIKUM

PETROLOGI BATUAN BEKU

“ SERI REAKSI BOWEN ”

OLEH :

FAIZAL WAHYUDINSYAH

NIM. 112102005

JURUSAN TEKNIK GEOLOGI

FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI AKPRIND

YOGYAKARTA

2012

PENGGUNAAN DERET REAKSI BOWEN

DALAM PENENTUAN SIFAT DAN MINERAL PENYUSUN

BATUAN

Pada tahun 1929 – 1930 Norman L. Bowen melakukan penelitian dan

menemukan bahwa mineral – mineral terbentuk dari  magma yang mengkristal

karena suhu magma yang menurun (kristalisasi fraksional). Kecepatan

pendinginan dan suhu yang akan menentukan ciri dan sifat mineral yang akan

terbentuk. Dengan kecepatan pendinginan yang lambat, maka akan terbentuk

mineral yang bentuk dan ukuran kristalnya lebih besar dari pada mineral yang

terbentuk dari magma yang mendingin secara cepat. Dengan penemuan tersebut

Norman L. Bowen membuat suatu deret reaksi pembentukan mineral yang

dinamakan Deret Reaksi Bowen. Deret Reaksi Bowen berisi tentang urut – urutan

pembentukan mineral yang terbentuk dari hasil pendinginan magma dan

perbedaan kandungan magma, dengan asumsi dasar bahwa semua magma berasal

dari magma induk yang bersifat basa. Terbentuknya mineral ini biasanya terjadi

pada batuan beku. Hal ini terbentuk pada batuan beku karena batuan ini terbentuk

dari hasil pembekuan magma secara langsung. Di dalam magma tersebut

mengandung beberapa material, ada yang  bersifat mudah menguap (volatile)

misalnya air, CO2, chlorine, fluorine, iron, sulphur, dan lain-lain yang

menyebabkan magma dapat bergerak, dan ada yang bersifat non-volatile atau non-

gas yang kedua material tersebut merupakan zat pembentuk mineral yang

biasanya dijumpai dalam batuan beku.

Dari dalam deret Bowen ini ada informasi yang cukup penting dalam

proses terbentuknya mineral. Yang pertama adalah suhu. Ketika magma suhunya

menurun karena perjalanannya ke permukaan bumi, maka mineral – mineral pada

saat itu akan terbentuk. Peristiwa terbentuknya mineral-mineral tersebut disebut

dengan reaksi penghabluran. Yang kedua yaitu sifat mineral yang terbentuk.

Mineral yang terbentuk pertama kali merupakan mineral-mineral yang bersifat

basa (mafic), yang mengandung tersusun dari unsur-unsur magnesium,

ferrum dan calcium. Misalnya olivine dan pyroxene. Kemudian setelah itu

terbentuk mineral-mineral yang bersifat intermediet, misalnya hornblende dan 

biotite. Selanjutnya yang terbentuk terakhir merupakan mineral-mineral yang

bersifat asam (felsic), yang tersusun oleh unsur-unsur silica dan alumina,

misalnya muskovite dan quartz. Selanjutnya dari deret Bowen ini juga dapat

memberi informasi bahwa semakin rendah suhu pembentukannya atau semakin ke

bawah dari deret reaksi ini  maka mineral yang terbentuk memiliki resistensi yang

semakin tinggi. Semua hal tersebut sebenarnya hanya disebabkan karena

perbedaan suhu pada saat terbentuknya mineral dari magma yang mendingin.

Deret ini terbagi menjadi 2 proses yaitu deret diskontinyu dan kontinyu.

Dalam deret diskontinyu, mineral terbentuk dari satu mineral yang berubah ke

mineral yang lain dengan melakukan reaksi terhadap sisa larutan magma pada

rentang suhu tertentu. Deret ini dibangun dari mineral ferro-magnesian

sillicates. Diawali dengan pembentukan mineral olivine yang merupakan satu-

satunya mineral yang stabil pada atau di bawah 1800oC. 

Apabila olivine dilanjutkan bereaksi dengan larutan sisa magma maka

akan membentuk pyroxene pada suhu sekitar 1100oC.  Jika suhu menurun lagi

sekitar 900oC maka kemudian akan terbentuk amphibole. Deret diskontinyu akan

berakhir jika biotite telah mengkristal yaitu pada suhu 600oC. Hal ini terjadi

karena semua ferrum dan magnesium dalam larutan magma telah habis

dipergunakan untuk membentuk mineral. Bila pendinginan yang terjadi terlalu

cepat maka mineral yang telah ada tidak akan bereaksi seluruhnya dengan sisa

magma sehingga akan terbentuk rim (selubung) yang tersusun dari mineral yang

terbentuk setelahnya, misal olivin dengan rimpyroxene. Mineral yang terbetuk

pada deret diskontinyu yaitu olivine, pyroxene, amphibole,  dan biotite. Dalam

deret kontinyu, mineral yang terbentuk pertama kali akan berperan dalam

pembentukan mineral selanjutnya, deret ini disusun dari mineral feldspar

plagioklas misalnya plagioclase kaya calcium akan terbentuk terlebih dahulu, baru

kemudian plagioclase itu akan bereaksi dengan sisa larutan magma bersamaan

dengan turunnya suhu berlanjut reaksi dengan peningkatan bertahap dalam

pembentukan natrium yang mengandung feldspar  sampai titik kesetimbangan

tercapai pada suhu sekitar 900oC. Saat magma mendingin dan calcium kehabisan

ion, feldspar  didominasi oleh pembentukansodium feldspar  hingga suhu sekitar

6000C feldspar  dengan hampir 100%  sodium terbentuk sehingga terbentuk

plagioclase yang kaya sodium. Demikian seterusnya reaksi ini berlangsung

sampai semua  calcium dan sodium habis bereaksi. Karena mineral awal bereaksi

secara terus-menerus maka plagioclase terus ikut bereaksi hingga akhirnya pun

habis. Oleh karena ituplagioclase yang kaya calcium sangat sulit di temukan di

alam bebas. Akan tetapi jika pendinginan terlalu cepat, makaplagioclase yang

terbentuk akan banyak mengandung calcium yang dikelilingi plagioclase kaya 

sodium. Mineral yang terbentuk pada deret ini yaitu anortite, bytownite,

labradorite, andesine, oligoklas dan albite. Jika kedua deret tersebut telah berakhir

dan seluruh ferrum, magnesium, sodium dan calcium telah habis, maka yang

tersisa tinggal potassium, alumina dan  silica. Semua unsur yang tersisa tersebut

akan bergabung membentuk Othoclase Potassium Feldspar. Dan akan terbentuk

muscovite apabila tekanan air cukup tinggi. Sisanya, larutan magma yang

sebagian besar mengandung silica dan oksigen akan membentuk quartz.

Berdasarkan penjelasan yang telah dipaparkan di atas, baik proses maupun ciri

pembentukan mineral pada deret reaksi Bowen, kita dapat mengetahui bagaimana

suatu mineral terbentuk dan bersifat apakah  mineral itu. Sehingga setelah

mempelajari dan memahami deret tersebut kita dapat mengaplkasikanya dalam

penentuan sifat dan material penyusun suatu batuan. Misalnya secara jelas kita

dapat mengetahui dari sifat fisik batuan yaitu dari warna batuan.

Dalam proses terbentuknya mineral penyusun suatu batuan, maka jenis

batuan yang sangat jelas berhubungan dengan proses deret reksi Bowen ini adalah

batuan beku. Batuan ini terbentuk dari pembekuan magma secara langsung seperti

halnya pada pembentukan mineral yang telah dibahas oleh Norman L. Bowen.

Jika diliat dari warna batuan beku, apabila warna batuan tersebut cerah maka

batuan tersebut banyak mengandung mineral-mineral  felsic dan batuan tersebut

tesusun dari mineral yang bersifat asam. Misalnya pada

batu granite dan diorite,  batu ini tersusun dari mineral-mineral asam yaitu

quartz, plagioclase, orthoclase, dan biotite. Sebaliknya, jika suatu batuan memiliki

warna yang gelap maka batuan tersebut tersusun dari mineral – mineral mafic dan

jelas bahwa batuan tersebut tersusun dari mineral yang bersifat basa, misalnya

pada gabbro  dan  basalt yang tersusun dari olivine, pyroxene, Ca

plagioclase dan hornblende. Akan tetapi jika suatu batuan memiliki warna abu-

abu biasanya tersusun dari mineral yang bersifat intermediet, misalnya

pada diorite dan andesite.

Deret reaksi Bowen selain digunakan untuk pendiskripsian batuan beku,

deret ini juga dapat digunakan dalam pendiskripsian batuan sedimen maupun

batuan metamorf. Meskipun dalam pendiskripsian batuan sedimen dan metamorf

ini hanya sebagian saja dan juga agak terlalu sulit. Untuk batuan sedimen deret ini

dapat digunakan untuk batuan sedimen yang berstekstur klastik saja, karena

batuan sedimen yang bertekstur klastik ini tersusun dari material – material yang

berbentuk butiran yang merupakan hasil pelapukan dari batuan yang sebelumnya

telah terbentuk. Jadi secara rasional kita dapat menarik kesimpulan bahwa mineral

yang menyusun batuan sedimen klastik ini merupakan mineral – mineral sisa

pelapukan yang telah tertransportasi ke daerah cekungan sedimen yang kemudian

mengalami litifikasi membentuk batuan sedimen klastik ini. Jadi batuan ini

tersusun dari mineral yang memiliki resistensi tinggi. Dapat kita ketahui dari deret

reaksi bowen bahwa mineral yang memiliki resistensi tinggi merupakan mineral –

mineral yang terbentuk terakhir kali pada suhu yang relatif rendah atau dalam

deret bowen berada di bagian  bawah. Mineral yang seperti ini contohnya

adalah  quartz. Contoh batuan sedimen klastik yaitu batupasir. Batu ini terbentuk

dari mineral quartz, yang merupakan mineral yang memiliki resistensi tinggi.

Sehingga mineral ini tidak hancur hingga berukuran lempung ataupun lanau.

Yang kemudian terlitifikasi menjadi batupasir. Deret reaksi bowen ini tidak dapat

berlaku jika digunakan pada batuan sedimen non klastik. Hal ini disebabkan

karena batuan sedimen non klastik ini terbentuk dari mineral-mineral yang

terbentuk secara kimiawi maupun biologis  bukan berasal dari magma yang

membeku seperti yang dijelaskan oleh Norman L. Bowen.

Untuk batuan metamorf deret ini pun juga dapat digunakan dalam

pendiskripsian batuan tersebut. Dari pengertian batuan metamorf terlebih dahulu

kita tahu bahwa batuan tersebut terbentuk dari hasil proses metamorfisme dari

batuan yang telah ada sebelumnya.  Proses metamorfisme  sendiri memiliki arti

proses perubahan suatu jenis batuan ke jenis yang lain tanpa melalui fase cair atau

berupa magma karena adanya suhu dan tekanan yang sangat tinggi. Hal ini terjadi

karena proses tekanan dan suhu tersebut berlangsung tidak menerus atau kontinyu

sehingga ketika batuan berfase padat akan berubah ke fase cair proses tekanan dan

suhu menghilang atau berkurang.

Jika kita hubungkan proses pembentukan batuan metamorf dengan deret

reaksi yang telah di buat oleh bapak Bowen, maka akan ada hubungannya, yang

pertama yaitu batuan metamorf yang terbentuk dari ubahan batuan beku. Padahal

kita tahu batuan beku sangat berhubungan dengan deret reaksi Bowen  ini.

Disinilah hubungannya. Secara jelas dan nyata kita dapat melihat sebuah sampel

batuan metamorf misalnya gneiss. Batu ini merupakan ubahan dari batuan beku

yaitu granite,batu ini memiliki struktur foliasi gneissic.  Batu ini bisa memiliki

struktur foliasi karena adanya tekanan yang tinggi pada saat

proses metamorfisme pembentukannya.  Jadi kita dapat dengan mudah

mendiskripsi batuan ini. Tinggal kita analogkan mineral penyusun

batu  granite  dengan gneiss. Maka mineral penyusunnya pun dapat kita ketahui.

Selanjutnya jika kita hubungkan batuan metamorf dengan batuan sedimen yang

bertekstur klastik.

Di atas telah dijelaskan bagaimana terbentuknya batuan sedimen klastik

dan bagaimana hubungan antara batuan sedimen klastik tersebut dengan

penggunaan deret reaksi Bowen. Untuk lebih jelasnya dapat kita ketahui pada

batuan metamorf yang bertekstur non foliasi hornfelsic. Contohnya

yaitu quartzite. Batu ini terbentuk dari hasil ubahan batusedimen klastik yaitu

batupasir yang telah mengalami metamorfisme. Kita telah mengethui bahwa

mineral penyusun batupasir merupakan mineral quartz, sehingga secara jelas kita

dapat mengetahui mineral yang menyusun batu metamorf tersebut dengan cara

menganalogkannya. Maka batu quartzite merupakan batu yang mengandung

mineral quartz.

Gambar 1. Seri Reaksi Bowen

Bowen’s Reaction Series

1400˚

800˚

Gambar 1. Seri Reaksi Bowen

Mafic(Basalt/Gabro)

Intermediete(Andesit/Diorite)

Felsic(Rhyolite/Granite)

Ultramafic(Peridotite)

Basaltic

Andesitic

Rhyolitic

MAGMATYPES

IGNEOUS ROCK TYPES