Lingkungan dan Fasies

Source : Sam Boggs Jr :Lingkungan dan Facies

Lingkungan dan Fasies

Sifat alami material yang diendapkan dimanapun akan ditentukan oleh proses fisika, kimia dan biologi yang terjadi selama pembentukan, transportasi dan pengendapan sedimen. Proses-proses ini juga mengartikan lingkungan pengendapan. Di bab selanjutnya, dibahas proses-proses yang terjadi di dalam tiap-tiap lingkungan pengendapan yang terdapat di seluruh permukaan bumi dan karakter sedimen yang diendapkan. Untuk mengenalkan bab ini, konsep lingkungan pengendapan dan fasies sedimen dibahas di bab ini. Metodologi analisis batuan sedimen, perekaman data dan menginterpretasikannya ke dalam proses dan lingkungan dibahas di sini secara umum. Contoh kutipan yang berhubungan dengan proses dan hasil di dalam lingkungan dibahas dengan lebih detail di bab berikutnya.

5.1 Menginterpretasi Lingkungan Pengendapan Masa Lampau

Setting dimana sedimen terakumulasi dikenal sebagai kesatuan geomorfologi seperti sungai, danau, pantai, laut dangkal, dan lain-lain. Salah satu tujuan geologi sedimen adalah untuk menentukan lingkungan dimana rangkaian batuan sedimen tertentu terendapkan. Agar objektif, sedimentolog mencoba menentukan kondisi di permukaan bumi pada waktu yang berbeda dan dalam tempat yang berbeda, dan dari sini membangun gambaran sejarah planet. Tahap pertama adalah penyelidikan batuan sedimen dengan bantuan metodologi ilmiah yang dikenal sebagai analisis fasies (Walker 1992a; Reading & Levell 1996).

5.2 Konsep ‘Fasies’

Alat fundamental dalam deskripsi dan iterpretasi batuan sedimen adalah konsep fasies sedimen. Kata ‘fasies’ diartikan sedikit berbeda oleh penulis-penulis yang berbeda, tapi menurut konsensus adalah bahwa fasies dimaksud sebagai penjumlahan atau gabungan karakteristik unit sedimen (Middleton 1973). Karakteristik ini mencakup dimensi, struktur sedimen, ukuran butir dan tipenya, warna dan kandungan biogenik batuan sedimen. Mengklasifikasikan batuan sedimen dengan cara yang adaptif dan tak terbatas. Contoh, ‘cross bedded medium sandstone’: batuan yang terutama terdiri dari butir-butir pasir berukuran sedang, menampilkan cross bedding sebagai struktur sedimen primer. Tidak semua aspek batuan perlu ditunjukkan dalam nama fasies dan di lain hal mungkin penting untuk menegaskan karakteristik yang berbeda. Fakta bahwa batuan berwarna merah mungkin lebih penting daripada batuan berwarna kelabu karena kemungkinan keterdapatan pecahan mika dan membentuk bagian fasies. Di situasi lain nama fasies batuan ‘red micaceous sandstone’ digunakan jika warna dan tipe butir dianggap lebih penting dari daripada ukuran butir dan sruktur sedimennya. Banyak karakteristik batuan yang bisa disampaikan dalam deskripsi fasies yang akan membentuk bagian dari semua studi batuan sedimen.Istilah-istilah berbeda digunakan, dimana beberapa aspek fasies adalah fokus perhatian: deskripsi litofasies adalah satu batasan karakteristik batuan yang hanya merupakan hasil dari proses fisika dan kimia; deskripsi biofasies adalah pengamatan yang tertuju pada kehadiran fauna dan flora; dan deskripsi ichnofasies adalah terfokus pada fosil-fosil jejak (trace fossils) di dalam batuan. Sebagai contoh, unit tunggal batuan dideskripsikan dalam istilah litofasies sebagai grey bioclastic packestone, memiliki biofasies echinoida dan crinoida dan ichnofasies Cruziana: gabungan karakteristik ini dan karaktersitik yang lainnya akan menyusun fasies sedimen. 

5.2.1 Analisis Fasies

Konsep fasies adalah tidak berarti hanya tepat dan sesuai dalam mendeskripsikan batuan dan mengelompokkan batuan sedimen yang terlihat di lapangan, konsep ini juga membentuk dasar-dasar interpretasi strata. Karaktersitik litofasies dihasilkan dari proses fisika dan kimia yang aktif pada waktu pengendapan sedimen, dan biofasies serta ichnofasies menyediakan informasi tentang paleoecology selama dan sesudah pengendapan. Dengan pengetahuan kondisi fisika, kimia, dan ekologi maka memungkinkan untuk merekonstruksi lingkungan pada waktu pengendapan. Proses analisis fasies ini, interpretasi strata ke dalam istilah lingkungan pengendapan, dapat dianggap sebagai pusat objektif utama dari sedimentologi dan stratigrafi yang merekonstruksi masa lampau (Gambar 5.1) (Anderton 1985; Reading & Levell 1996).Interpretasi lingkungan sedimen dari fasies dapat diperoleh dengan latihan yang sederhana atau memerlukan pertimbangan yang kompleks dari banyak faktor sebelum dapat membuat kesimpulan sementara. Di beberapa kasus ada karakteristik batuan yang unik untuk lingkungan tertentu. Sejauh yang kita ketahui, hermatypic corals hanya tumbuh di dalam air laut yang dangkal, bersih dan hangat: kehadiran fosil koral ini dengan posisi ketika masih hidup di dalam batuan sedimen dapat digunakan untuk menunjukkan bahwa sedimen terendapkan di dalam air laut yang dangkal, bersih dan hangat. Dimana ada petunjuk-petunjuk langsung suatu kondisi seperti itu, maka dengan

langsung dapat diinterpretasikan lingkungan masa lampau suatu batuan sedimen. Berbeda dengan hal berikut, cross bedded sandstone dapat terbentuk selama pengendapan di gurun, sungai, delta, danau, pantai dan laut dangkal: litofasies ‘cross bedded sandstone’ tidak menyediakan petunjuk lingkungan khusus.Interpretasi fasies harus objektif dan hanya berdasar pada pengenalan proses yang kemungkinan besar membentuk lapisan-lapisan. Dari kehadiran struktur ripples simetris dalam batupasir halus dapat disimpulkan bahwa lapisan terbentuk dibawah air dangkal, dengan angin yang melintas di atas permukaan air yang menciptakan gelombang yang menggerakkan pasir untuk membentuk symmetrical wave ripples. Interpretasi ‘air dangkal’ dibuat karena wave ripples tidak terbentuk di laut dalam (4.4.1), tapi ripples itu sendiri tidak dapat menunjukkan apakah terbentuk di danau, laguna atau lingkungan paparan terbuka. Oleh karena itu seharusnya fasiesnya disebut sebagai ‘symmetrically rippled sandstone’ atau mungkin ‘wave rippled sandstone’, tapi bukan ‘lacustrine sandstone’ karena diperlukan informasi yang lebih lanjut sebelum membuat interpretasi.

Gambar 5.1 Diagram alir analisis fasies

Di kebanyakan kasus, kombinasi litofasies, biofasies dan ichnofasies yang berbeda menyediakan informasi yang diperlukan untuk menyimpulkan lingkungan pengendapan dari strata sedimen. Pengamatan pengendapan di dalam channel (a channel-fill facies) dengan mengamati endapan yang menunjukkan bukti pengendapan oleh lembaran-lembaran air (sheets of water) yang mengering (an overbank facies) akan memperkenankan interpretasi batuan sebagai endapan lingkungan channel sungai dan floodplain (fluvial) (9.4.1). Oleh karena itu pengenalan asosiasi fasies adalah bagian penting dari analisis fasies karena sangat umum bahwa asosiasi fasies menyediakan petunjuk-petunjuk lingkungan pengendapan (Collinson 1969; Reading & Levell 1996).

5.2.2 Asosiasi Fasies

Setelah semua perlapisan di dalam suatu rangkaian ditentukan fasiesnya, selanjutnya pola distribusi fasies-fasies ini dapat diselidiki. Contoh  (Gambar 5.2), apakah perlapisan ‘bioturbated mudstone’ lebih umum terdapat bersamaan dengan (di atas maupun di bawahnya) ‘shelly fine sandstone’ atau ‘medium sandstone with rootlets’ ? manakah dari tiga di atas yang terdapat dengan fasies ‘batubara’ ? Ketika berusaha menentukan asosiasi fasies, sangat berguna jika mengingat proses pembentukannya masing-masing. Dari empat contoh fasies yang dicontohkan, ‘bioturbated mudstone’ dan ‘shelly fine sandstone’ keduanya mungkin mewakili pengendapan di lingkungan subaqueous, kemungkinan laut, sedangkan ‘medium sandstone with rootlets’ dan ‘coal’ keduanya terbentuk di setting subaerial. Oleh karena itu dua asosiasi fasies dapat ditentukan jika, diperkirakan pasangan fasies pengendapan subaqueous cenderung terdapat bersamaan, begitu juga pasangan fasies subaerial.Fasies yang jelas, dapat diinterpretasikan proses-proses yang mengawali pembentukan sedimennya. Sebagaimana dicatat di atas, banyak dari proses-proses ini tidaklah unik pada lingkungan tertentu tapi satu cara dalam melihat lingkungan pengendapan adalah dengan memikirkan kombinasi proses-proses yang terjadi di dalam lingkungan pengendapan. Contoh, estuaria tidal (12.7), adalah setting fisiografi yang jelas dimana ada channel yang menyuplai air tawar memasuki lingkungan laut, setting ini dipengaruhi oleh arus tidal dan mudflats yang secara berkala dibanjiri oleh laut: hal ini mewakili kombinasi yang sangat jelas mengenai proses fisika, kimia, dan biologi. Hasil dari proses ini terlihat sebagai fasies sedimen yang diendapkan di dalam channel dan di atas mudflats. Oleh karena itu asosiasi fasies mencerminkan kombinasi proses-proses yang terjadi di dalam lingkungan pengendapan.Selanjutnya prosedur analisis fasies dapat dibagi dalam dua tahap proses: pengenalan fasies dapat diinterpretasikan ke dalam proses-prosesnya; dan menentukan asosiasi fasies yang mencerminkan kombinasi proses-proses dan selanjutnya lingkungan pengendapannya (Gambar 5.1). Hubungan waktu dan ruang antara fasies pengendapan di saat ini dan di rekaman batuan sedimen telah diperkenalkan oleh Walther (1894). Hukum Walther secara sederhana diringkas sebagai pernyataan bahwa jika satu fasies ditemukan menindih (superimposed) fasies lain tanpa jeda dalam rangkaian stratigrafi maka dua fasies itu telah diendapkan berdekatan satu sama lain pada satu waktu.Tidak semua litofasies dikelompokkan ke dalam asosiasi. Suatu fasies tunggal mungkin telah dibentuk oleh proses-proses yang jelas berbeda maka tidaklah tepat memasukkannya ke dalam asosiasi fasies lain. Sebagai contoh, rangkaian endapan yang terbentuk di dalam daerah kering (arid region) (8.1) memiliki fasies kerikilan yang berbeda yang mungkin dikelompokkan ke dalam asosiasi endapan kipas aluvial dan asosiasi danau playa (dasar suatu cekungan pengaliran gurun pasir) yang terdiri dari fasies evaporit dan batulumpur: fasies batupasir sedang terpilah baik, berstruktur cross bedding tidak sesuai ke dalam asosiasi kipas aluvial dan danau playa dan oleh karena itu harus dipertimbangkan sebagai suatu kesatuan yang tersendiri (hasil dari pengendapan aeolian dune: 8.2.3).  

5.2.3 Sikuen Fasies

Sikuen fasies secara sederhana adalah asosiasi fasies dengan kejadian fasies dalam suatu urutan tertentu (Reading & Levell 1996). Sikuen fasies terjadi ketika ada pengulangan rangkaian proses sebagai respon atau tanggapan dari perubahan reguler suatu kondisi. Contoh, jika fasies bioclastic wackestone selalu ditutupi oleh fasies bioclastic packestone dan selanjutnya fasies ini selalu ditutupi oleh bioclastic grainstone (Gambar 5.2), tiga fasies ini dapat dianggap menjadi sikuen fasies. Pola-pola seperti itu mungkin dihasilkan dari pendangkalan ke atas yang berulang-ulang (repeated shallowing upward) berkaitan dengan pengendapan di atas kumpulan pasir dan lumpur bioklastik di dalam lingkungan laut dangkal (14.6.2). Pengenalan sikuen fasies dapat didasarkan pada peninjauan visual grafik log sedimen atau dengan menggunakan pendekatan statistik untuk menentukan urutan kejadian fasies dalam suatu rangkaian, seperti analisis Markov (Till 1974; Swan & Sandilands 1995). Teknik ini memerlukan kisi-kisi (grid) transisi untuk ditempatkan dengan semua fasies di sepanjang kedua sumbu tabel, vertikal dan horizontal: tiap waktu terjadi transisi dari satu fasies ke fasies lain (contoh dari fasies bioclastic wackestone ke bioclastic packestone) di dalam rangkaian vertikal, masukkanlah ke grid. Sikuen fasies muncul ketika lebih tinggi dari transisi rata-rata dari satu fasies ke fasies lain. 

Gambar 5.2 Asosiasi fasies, sikuen fasies dan kode fasies.

5.2.4 Nama Fasies dan Kode Fasies

Dalam proses menyelesaikan analisis fasies suatu rangkaian batuan sedimen muncul pertanyaan tentang penamaan fasies dan asosiasi fasies. Salah satu pilihan sederhana adalah dengan memberi nomor atau huruf sesuai urutan alfanumerik. Kekurangan pendekatan ini adalah bahwa ‘fasies 1’, ‘fasies 2’, ‘asosiasi fasies A’ dan sebagainya, tidak menyampaikan informasi deskriptif dan petunjuk-petunjuk karakter sedimen. Cara yang lebih baik adalah dengan memberi nama deskriptif, singkat bagi setiap fasies-contoh, ‘laminated grey siltstone facies’, ‘foraminiferal

wackestone facies’ atau ‘cross bedded pebbly conglomerate facies’. Suatu kompromi harus dicapai sedemikian rupa sehingga nama yang ditentukan cukup menguraikan fasies tetapi bukanlah yang terlalu susah. Diperlukan kata sifat (adjectives) secukupnya untuk membedakan fasies satu dengan yang lain. Contoh, ‘mudstone facies’ telah cukup sempurna jika hanya terdapat satu fasies batulumpur di dalam rangkaian. Di lain hal, perbedaan antara ‘trough cross bedded coarse sandstone facies’ dan ‘planar cross bedded medium sandstone facies’ mungkin penting dalam analisis rangkaian batupasir laut dangkal.Nama untuk fasies harus deskriptif dan sungguh bisa diterima serta mengacu pada asosiasi fasies dalam kaitannya dengan interpretasi lingkungan pengendapan. Suatu asosiasi fasies seperti ‘symmetrically rippled fine sandstone’, ‘black laminated mudstone’ dan ‘grey graded siltstone’ telah diinterpretasikan sebagai endapan di dalam danau berdasarkan karaktersitk fasiesnya, dan mungkin beberapa informasi biofasies menunjukkan fauna air tawar. Oleh karena itu asosiasi fasies ini dikenal sebagai ‘lacustrine association facies’ dan telah dibedakan dari asosiasi fasies kontinen yang lain yang terendapkan di dalam channel sungai (‘fluvial channel association facies’) dan endapan overbank (floodplain facies association’).Untuk membuat nama fasies yang panjang menjadi lebih mudah, sistem singkatan kode sering digunakan ketika meringkas sejumlah besar informasi fasies (Gambar 5.2). Hal ini membantu jika kode-kodenya mudah diinterpretasi dan berhubungan dengan nama fasies. Satu ketentuan yang digunakan dalam deskripsi fasies dalam sedimen klastik terrigenous adalah sistem yang berdasar ukuran butir ditunjukkan oleh huruf pertama diikuti oleh akhiran atau sufiks yang mendeskripsikan struktur sedimen (Miall 1978). Berdasarkan skema ini, konglomerat memiliki huruf utama ‘G’ (untuk kerikil), ‘S’ untuk pasir dan ‘F’ untuk batulumpur berbutir halus; sufiks atau akhiran mungkin menyediakan informasi lebih lanjut mengenai ukuran butir (contoh, ‘Sc’ menunjukkan ‘pasir, kasar’), struktur sedimen (‘Gx’ untuk cross stratified conglomerates, huruf ‘x’ adalah singkatan umum untuk ‘cross’), warna atau karakter-karakter berbeda lainnya. Tidak ada aturan untuk huruf kode yang digunakan, dan ada banyak ragam pada tema ini (contoh, beberapa pekerja menggunakan huruf ‘Z’ untuk lanau) termasuk skema serupa untuk batuan karbonat yang berdasarkan klasifikasi Dunham (3.1.4). Sebagai garis besar umum, sangat baik jika mengembangkan sistem yang memiliki pola konsisten (contoh, semua fasies batupasir diawali dengan huruf ‘S’) dan menggunakan singkatan yang mudah dipahami.