Petrogenesis Batuan Metamorf di Perbukitan Jiwo Barat, Bayat, Klaten, Jawa Tengah
Anis Kurniasih 1* , Ikhwannur Adha 2 , Hadi Nugroho 1 , Prakosa Rachwibowo 1
1 Departemen Teknik Geologi UNDIP, Jl. Prof. Soedharto Tembalang Semarang
2 Departemen Teknik Geologi ITB, Jl.Ganesha no. 10 Bandung

## Abstrak
Singkapan  batuan  yang  ditemukan  di  Komplek  Bayat  terdiri  dari  batuan  beku,  sedimen,  dan metamorf memiliki berumur Pra – Tersier hingga Neogen. Keberadaan ketiga jenis batuan dalam lokasi yang berdekatan dan menunjukkan hubungan kontak, hanya mungkin terjadi akibat aktivitas tektonik  yang  kompleks.  Penelitian  ini  diutamakan  untuk  mengetahui  karakteristik  batuan metamorf  di  Perbukitan  Jiwo  Barat,  Bayat,  yang  meliputi  karakter  di  lapangan  dan  mikroskopis, yang  selanjutnya  digunakan  untuk  memperkirakan  sejarah  tektonik  yang  terjadi  di  daerah penelitian. Observasi langsung di lapangan dijalankan untuk mengetahui kondisi geologi, terutama litologi. Analisis petrografi dilakukan untuk mendukung peta geologi.
Berdasarkan  hasil  analisis  diketahui  bahwa  batuan  metamorf  di  daerah  penelitian  termasuk  ke dalam  kelompok  metamorf  derajat  rendah  ( low grade ),  diwakili  oleh  batuan  sekis  muskovit  – klorit, sekis klorit, dan filit. Kelompok batuan metamorf ini termasuk ke dalam fasies Greenschist yang  ditandai  dari  kehadiran  mineral  muskovit,  klorit  dan  kuarsa.  Diperkirakan  batuan  ini  telah mengalami retrograde metamorphisme , dibuktikan dengan kehadiran mineral muskovit dan klorit hasil rekristalisasi dari biotit, dan plagioklas. Protolit batuan metamorf di daerah penelitian adalah batuan  dengan  ciri  asal  darat  seperti  batulanau  dan  batulempung,  selain  itu  batuan  beku  yang ditemukan sebagian besar berkomposisi menengah hingga basa, dan batuan sedimen menunjukkan lingkungan  pengendapan  laut  dangkal.  Himpunan  batuan  di  daerah  penelitian  diinterpretasikan sebagai kompleks konvergen yang lebih berciri asal kontinen, kemungkinan besar terbentuk akibat tumbukan lempeng Benua Eurasia dengan Mikrokontinen Jawa Timur.
Kata kunci: petrogenesis, batuan metamorf, Jiwo Barat, Bayat

## Abstract
The outcrops in Bayat Complex consist of Igneous Rocks, Sedimentary and Metamorphic have age ranging from Pre – Tertiary until Neogen. Hence, the history of geology and tectonic setting of research area remained questionable. This research was primarily aimed to know the characteristic of metamorphic rock in West Jiwo Hill, Bayat. Field observation was conducted in order to collect geological data, especially lithology. The data were analyzed to support the geological map. The result shows that metamorphic rock in research area is classified as metamorphic degree (low grade), marked by muscovite - chlorite schist, chlorite schist, and phyllite. Greenschist facies is determined by the appearance of muscovite, chlorite and quartz minerals. The rock experienced retrograde metamorphism, marked by the occurrence of muscovite and chlorite representing recristalization of biotit, and plagioclase minerals. The protolith of metamorphic rock in research area has continental origin characteristic such as siltstone and claystone. In addition, most of the igneous rock composition is intermediate to felsic, and the sedimentary rock shows an inner shelf sedimentary environment. Thus, it can be interpreted that the outcrop in research area represent convergent complex and continent origin which formed by the effect of collision between Eurasia Continental Plate and Microcontinent of East Java.
Keywords : petrogenesis, metamorphic rocks, West Jiwo, Bayat

## PENDAHULUAN
Singkapan  batuan  yang  ditemukan  di Komplek  Bayat  terdiri  dari  jenis  batuan beku,  sedimen,  dan  metamorf,  yang berumur  Pra-Tersier  hingga  Neogen.  Hal ini sering menimbulkan berbagai pertanyaan  sehubungan  dengan  sejarah geologi  dan  tatanan  tektonik  daerah tersebut.  Keberadaan  ketiga  jenis  batuan dalam  satu  lokasi  yang  berdekatan  dan menunjukkan  hubungan  kontak,  hanya mungkin  terjadi  akibat  aktivitas  tektonik yang kompleks.
Penelitian  terhadap  batuan  Paleogen  di Pulau  Jawa  telah  banyak  dilakukan,  tetapi penelitian  terhadap  batuan  Pra-Tersier yang  merupakan  batuan  dasar  dari  batuan Paleogen tersebut sangat jarang dilakukan. Hal  inilah  yang  mendasari  penelitian  ini, sehingga  penelitian  ini  diutamakan  untuk mengetahui  karakteristik  batuan  Pra  – Tersier  yang  umum  diketahui  sebagai batuan  metamorf.  Karakteristik  yang
dipelajari meliputi kenampakan di lapangan  yang  berguna  untuk  mengetahui kontak  antar  batuan,  selain  itu  perlu dilakukan  pengamatan  petrografi  untuk mengetahui  karakteristik  batuan  secara mikroskopis. Penentuan karakteristik batuan  metamorf  secara  mikroskopis  yang meliputi  komposisi  mineral  serta  tekstur dan struktur maka dapat diketahui protolit, dan kemudian memperkirakan petrogenesis batuan tersebut. Lokasi penelitian mencakup  Perbukitan  Jiwo  Barat,  lokasi penelitian ditunjukkan oleh Gambar 1.

## Tujuan Penelitian
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui kondisi  singkapan  dan  hubungan  antara batuan  metamorf  dengan  jenis  batuan  lain di  sekitarnya,  mengetahui  komposisi mineral,  struktur  dan  tekstur  batuan metamorf  di  daerah  penelitian,  serta mengetahui  fasies  metamorfisme  dan petrogenesis.
Gambar 1. Peta lokasi dan lintasan penelitian yang meliputi daerah Perbukitan Jiwo Barat, Bayat, Klaten, Jawa Tengah

## METODOLOGI
Penelitian  ini  secara  umum  didasarkan pada  evaluasi  data  lapangan  serta  analisis petrologi dan petrografi conto batuan yang diperoleh  di  lapangan.  Metode  penelitian dilakukan  dengan  metode  survey  dan metode deskriptif.
Metode survey dilakukan dengan penyelidikan  langsung  di  lapangan  pada daerah  penelitian  yang  bertujuan  untuk mengetahui  kondisi  geologi  yang  meliputi litologi, struktur geologi, dan geomorfologi.  Selain  itu,  dalam  penelitian ini,  dilakukan  deskripsi  dan  interpretasi karakteristik batuan metamorf yang ada di daerah penelitian untuk mengetahui proses geologi  yang  berpengaruh  sepanjang sejarah geologi.

## HASIL PENELITIAN
Karakteristik  batuan  metamorf  yang menjadi  fokus  penelitian  ini  meliputi karakter  di  lapangan  dan  di  laboratorium.
Karakter di lapangan terutama mengungkapkan  tentang  hubungan  atau kontak  antara  batuan  metamorf  dengan batuan di sekitarnya, sedangkan karakter di laboratorium dilakukan melalui
pengamatan  petrografi  dan  bertujuan menjelaskan  struktur  internal,  tekstur  dan mineralogi  batuan  untuk  memperkirakan petrogenesis dan fasies metamorf.

## Kontak  Batuan  Metamorf  dengan Batuan di Sekitarnya
Pengamatan singkapan batuan metamorf di lapangan sangat berguna dalam menentukan  hubungan  antara  batuan metamorf  dengan  jenis  batuan  lain  di sekitarnya.  Hal  ini  penting  diketahui karena batuan metamorf merupakan batuan dasar dari batuan Tersier yang penting.
Berdasarkan  urutan  stratigrafi,  batuan metamorf  adalah  batuan  yang  paling  tua, secara  tidak  selaras  di  atas  batuan metamorf  diendapkan  seri  batuan  klastika dan  karbonat  yang  kaya  akan  kandungan fosil  foraminifera  besar  yang  berumur Eosen.  Batuan  ini  tersingkap  di  beberapa tempat dan tidak menerus sehingga sangat
sukar ditentukan kedudukan stratigrafinya. Namun, secara umum kontak antara batuan metamorf  dengan  batuan  di  sekitarnya menunjukkan  hubungan  ketidakselarasan karena  adanya  perbedaan  umur  yang sangat jauh.
Di  sekitar  Tegalsalam  ditemukan rombakan  sekis  yang  menyisip  pada bidang  perlapisan  batugamping  yang membuktikan  bahwa  batuan  metamorf lebih  tua  dibanding  batugamping  ini (Gambar  2).  Selain  itu  singkapan batugamping di G. Jabalkat juga mengandung fragmen filit.
Gambar  2. Rombakan  sekis  menyisip  dalam bidang perlapisan batugamping pada singkapan di Tegalsalam (STA 50).
Secara  stratigrafi,  satuan  batugamping dengan  batupasir  dikelompokkan  menjadi satu  dalam  Formasi  Wungkal  Gamping, formasi  ini  memiliki  kedudukan  tidak selaras terhadap batuan metamorf.
Batuan  metamorf  dan  Batugamping Eosen,  keduanya  diterobos  oleh  batuan beku yang terutama terdiri dari mikrodiorit.  Hal  ini  dibuktikan  dari rekristalisasi  kalsit  pada  Batugamping Eosen  hampir  menjadi  marmer  yang ditemukan  di  lereng  selatan  Jabalkat  yang dipengaruhi  intrusi.  Bukti  lain  juga ditemukan  di  daerah  Tegalsalam,  yakni mineralisasi pirit pada batugamping akibat intrusi.  Di  lereng  G.  Jowo  dan  Bulu ditemukan intrusi diorit yang berderet, hal ini  mengindikasikan  adanya  zona  lemah dari sistem patahan yang bekerja di daerah penelitian.  Di  bagian  utara  daerah

## Batugamping Nummulites
Sisipan sekis
penelitian,  sekitar  G.  Tugu  tersingkap Batugamping  Miosen  yang  menumpang secara  tidak  selaras  di  atas  batuan  yang lebih  tua.  Di  sekitar  G.  Kampak, ditemukan  kontak  antara  batuan  metamorf dengan  batugamping  ini,  di  antara  kedua lapisan  ditemukan  lapisan  breksi  dengan fragmen  dan  matriks  dari  rombakan  sekis (Gambar 3).
Gambar  3. Fragmen  sekis  dalam  matriks rombakan  sekis  yang  menjadi  batas  litologi antara sekis dengan Batugamping Miosen yang berupa  breksi  sesar  di  lereng  selatan  G. Kampak (STA 52).

## Analisis Petrografi

## Sekis
Pengamatan  petrografi  dilakukan  pada conto  batuan  yang  diambil  di  sekitar  G. Jabalkat  (BM  II).  Pada  pengamatan  nikol sejajar, batuan ini memperlihatkan struktur foliasi schistosic yang sangat baik. Batuan ini  memiliki  tekstur  faneritik,  bentuk individu kristal
penyusun batuan
didominasi  oleh  kristal  yang  berbentuk subhedral,  maka  tekstur  batuan  ini tergolong  hypidioblastik.  Berdasarkan bentuk  mineralnya  yang  sebagian  besar prismatik, maka teksturnya nematoblastik.
Komposisi
mineral batuan
ini didominasi  oleh  muskovit  dan  klorit. Kelimpahan mineral muskovit pada batuan adalah  35%,  biotit  (5%),  klorit  50%,  dan plagioklas (10%). Sruktur foliasi ditunjukkan  oleh  penjajaran  mineral muskovit.  Mineral  klorit  dan  plagioklas menjadi  massa  dasar  di  antara  mineral pipih  muskovit.  Klasifikasi  Huang  (1962 dalam Yulianto, 1997) menyatakan batuan
tersebut  bernama  Sekis  Mika  -  Klorit, penamaan ini berdasarkan tekstur, struktur dan komposisi mineral batuan (Gambar 4).
Gambar  4. Struktur schystosic yang  menerus dengan  komposisi  muskovit  (Mus),  biotit (Bio),  klorit  (Chl),  dan  plagioklas  (Plag)  pada conto batuan BM II.

## Filit
Conto  batuan  filit  yang  digunakan  dalam analisis  petrografi  diambil  di  STA  34  di sekitar  lereng  selatan  G.  Merak  (BM  V). Pada  pengamatan  nikol  sejajar,  batuan  ini menunjukkan  penjajaran  mineral,  tetapi tidak  terlihat  adanya  pemisahan  mineral pipih  atau  memiliki  struktur phylitic. Komposisi  batuan  ini  adalah  klorit  (85%) dan  kuarsa  (15%).  Menurut  klasifikasi Huang  (1962  dalam  Yulianto,  1997), batuan  tersebut  diklasifikasikan  sebagai Filit (Gambar 5).
Gambar  5. Struktur  foliasi phyllitic dengan komposisi  dominan  klorit  (Chl)  dan  kuarsa (Qz) pada conto batuan BM V.

## Serpentinit
Serpentinit  dijumpai  di  lereng  utara  G. Jabalkat dan timur laut G. Cakaran.  Lokasi
fragmen sekis matriks Mus Bio Plag Chl
Chl Qz
ditemukannya  serpentinit  hampir  selalu berdekatan  dengan  intrusi  gabbro,  karena serpentinit di daerah penelitian merupakan ubahan  dari  gabbro.  Pada  pengamatan nikol sejajar, batuan ini tidak memperlihatkan  struktur  foliasi  tidak dijumpai  tekstur  batuan  asal.  Berdasarkan ukuran  butirnya,  batuan  ini  memiliki tekstur  porfiroafanitik,  bentuk  individu kristal  penyusun  batuan  didominasi  oleh kristal  yang  berbentuk  subhedral,  maka tekstur batuan ini tergolong hypidioblastik. Bentuk  mineralnya  sebagian  besar  adalah serabut.  Komposisi  mineral  batuan  ini adalah  serpentin  (42%), talc (53%),  dan olivin  (5%).  Berdasarkan  komposisi mineral  yang  dominan  pada  batuan  ini adalah serpentin, maka batuan ini bernama Serpentinit (Gambar 6).
Gambar  6 .  Komposisi  penyusun  serpentinit terdiri dari serpentin (Serp) dalam massa dasar talc.

## Petrogenesis dan Fasies Metamorf
Berdasarkan  hasil  pengamatan  petrografi, dapat diketahui bahwa batuan metamorf di daerah  penelitian  terdiri  dari  kelompok metamorf derajat rendah ( low grade ), yang diwakili  oleh  batuan  sekis  mika  –  klorit, sekis  klorit,  dan  filit,  hal  ini  terutama didasarkan  pada  struktur,  tekstur  dan mineralogi  batuan  metamorf.  Berdasarkan hal  tersebut  pula,  dapat  diinterpretasikan bahwa  protolit  batuan  metamorf  di  daerah penelitian  adalah  batuan  dengan  ciri  asal darat seperti batulanau dan batulempung. Menurut  klasifikasi  Miyashiro  (1973 dalam  Mason,  1990),  kelompok  batuan metamorf  ini  termasuk  ke  dalam  fasies
Greenschist yang  ditandai  dari  kehadiran mineral muskovit, klorit dan kuarsa.
Menurut  model  yang  disusun  oleh Winkler  (1986  dalam  Mason,  1990),  yang merupakan  modifikasi  dari  klasifikasi Miyashiro  (1973  dalam  Mason,  1990), maka  fasies  ini  terbentuk  pada  temperatur yang berkisar antara 300 - 400  C dan pada tekanan  0,2  –  0,5  GPa  atau  sama  dengan 2×10 8 - 5×10 8 kg/ms 2 . Secara petrogenesis, metamorfisme  derajat  rendah  ( low grade ) yang  diwakili  oleh  fasies Greenschist , termasuk ke dalam metamorfisme regional ( Barrovian Metamorphism )  yang  terjadi pada  kisaran  suhu  150  -  400  C  dan tekanan  1  –  5  KBar  atau  1×10 8 -  5×10 8 kg/ms 2 pada kedalaman 3,7 – 18,5 km. Protolit  batuan  metamorf  di  daerah penelitian  adalah  batuan  dengan  ciri  asal darat  seperti  batulanau  dan  batulempung, dan  batuan  metamorf  yang  terbentuk menunjukkan  derajat  metamorfisme  yang rendah.  Sementara  itu  batuan  beku  yang ditemukan  sebagian  besar  berkomposisi menengah  hingga  basa,  dan  batuan sedimen menunjukkan lingkungan pengendapan laut dangkal. Dengan demikian,  dapat  diinterpretasikan  bahwa himpunan  batuan  di  daerah  penelitian merupakan  kompleks  konvergen  yang lebih berciri asal kontinen.
Menurut klasifikasi Barker (1990 dalam Patonah,  2007),  kandungan  mineral  pada sekis  mika  –  klorit,  mengindikasikan batuan  ini  telah  mengalami retrograde metamorphisme ,  ditandai  dari  kehadiran mineral  biotit  yang  terbentuk  pada temperatur 425 o C – 450 o C dan tekanan 0,4 –  7,7  KBar  atau  setara  dengan  0,4  x  10 8 kg/ms 2 –  7,7  x  10 8 kg/ms 2 .  Pada  fase selanjutnya  mineral  biotit  mengalami rekristalisasi  menjadi  mineral  muskovit dan  klorit  yang  terbentuk  pada  temperatur 305 o C  –  375 o C  dan  tekanan  0,4  –  5  KBar atau setara dengan 0,4 x 10 8 kg/ms 2 – 5 x 10 8 kg/ms 2 .  Hal  ini  berarti  telah  terjadi penurunan  temperatur  dan  tekanan  pada fase  metamorfisme  yang  lebih  lanjut. Proses  retrogradasi  pada  metamorfisme dimungkinkan  terjadi  oleh  aktivitas
0 1 mm Talc Serp
pengangkatan atau pengurangan beban dan terjadi  sangat  lambat.  Sehingga  dapat diperkirakan  batuan  metamorf  yang terbentuk  pada  fase  sebelumnya  telah mengalami  proses  pengangkatan  ( uplift ) atau pengurangan beban sehingga temperatur  dan  tekanan  menurun  secara perlahan.

## Sejarah Geologi dan Tatanan Tektonik
Berdasarkan  hasil  analisis  karakteristik batuan  metamorf  di  lapangan  dan  di laboratorium, maka dapat diinterpretasikan bahwa  batuan  metamorf  terbentuk  oleh proses  metamorfisme  regional  akibat adanya proses orogenesis yang berlangsung lambat pada daerah yang luas. Sementara itu, himpunan batuan di daerah penelitian didominasi oleh batuan metamorf  derajat  rendah,  yang  diwakili oleh  sekis  dan  filit,  sehingga  dapat diinterpretasikan  bahwa  himpunan  batuan di  daerah  penelitian  merupakan  kompleks konvergen yang lebih berciri asal kontinen. Interpretasi  ini  didukung  oleh  penelitian Prasetyadi  (2007),  yang  mengungkapkan adanya  mikrokontinen  Jawa  Timur  yang menumbuk  lempeng  benua  Eurasia  pada Kapur  Akhir  dan  mengakibatkan  proses subduksi  Karangsambung  berhenti  atau tidak aktif. Diperkirakan  daerah  penelitian terletak pada mikrokontinen tersebut, yang menandakan  batuan  metamorf  di  daerah penelitian  terbentuk  akibat  tumbukan mikrokontinen  dengan  lempeng  benua Eurasia. Selain itu, mikrokontinen tersebut juga  memperoleh  gaya  tektonik  yang berarah  baratdaya  –  timurlaut  searah dengan arah subduksi Meratus mengakibatkan terbentuknya Sesar Mendatar Tugu dan Sesar Mendatar Kebo. Proses  retrogradasi  yang  terjadi  pada siklus metamorfisme dimungkinkan terjadi oleh aktivitas pengangkatan atau pengurangan  beban  dan  terjadi  sangat lambat.  Sehingga  dapat  diperkirakan batuan metamorf yang terbentuk pada fase sebelumnya  telah  mengalami  proses pengangkatan  ( uplift )  atau  pengurangan beban  sehingga  temperatur  dan  tekanan
menurun secara perlahan. Setelah mengalami  pengangkatan,  batuan  ini tersingkap  di  permukaan  dan  mengalami proses  eksogenik  berupa  pelapukan  dan erosi.  Diperkirakan  proses  ini  terjadi  pada Eosen Awal.
Pada  Eosen  Tengah,  diperkirakan kembali terjadi penurunan permukaan oleh patahan  ( subsidence )  sehingga  daerah  ini kembali  mengalami  genang  laut  dan terendapkan  batuan  sedimen  Eosen  yakni satuan batupasir dan batugamping Nummulites (Formasi Wungkal – Gamping).
Setelah  itu,  pada  Eosen  Akhir  hingga Oligosen  Awal  mulai  terjadi  perubahan arah  subduksi  menjadi  berarah  utara- selatan yang mengakibatkan pengangkatan kembali  dan  terbentuk  busur  gunung  api ( Old Andesite Formation )  pada  Oligosen Tengah, diperkirakan pada kala ini banyak terjadi  intrusi.  Pada  Oligosen  Tengah hingga Miosen Awal banyak terjadi proses tektonik yang ditandai dengan pengangkatan  dan  genang  laut  berturut  – turut  menghasilkan  stratigrafi  Pegunungan Selatan.
Pada  Miosen  Tengah,  kembali  terjadi genang laut sehingga terbentuk batugamping dengan ciri pengendapan laut dangkal.  Setelah  itu  kembali  terjadi pengangkatan  sehingga  batuan  yang  lebih tua  mengalami  erosi  dan  pada  zaman Kuarter  terbentuk  endapan  alluvium sebagai  satuan  litologi  yang  paling  muda dan  menumpang  secara  tidak  selaras  di atas batuan yang lebih tua.

## KESIMPULAN
Batuan  metamorf  di  daerah  penelitian termasuk  ke  dalam  kelompok  metamorf derajat  rendah  ( low grade ).  Kelompok batuan  metamorf  ini  termasuk  ke  dalam fasies Greenschist . Secara  petrogenesis,  metamorfisme derajat  rendah  ( low grade )  di  daerah penelitian termasuk ke dalam metamorfisme regional ( Barrovian Metamorphism )  yang  terjadi  pada  kisaran suhu 150  - 400  C dan tekanan 1 – 5 KBar
atau 1×10 8 - 5×10 8 kg/ms 2 pada kedalaman 3,7 – 18,5 km. Himpunan batuan di daerah penelitian merupakan kompleks konvergen yang cenderung berciri asal kontinen, yaitu bagian  dari  mikrokontinen  Jawa  Timur yang  menumbuk  lempeng  benua  Eurasia pada Kapur Akhir.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih sedalam-dalamnya  kepada  Bapak  Tri Winarno  dan  keluarga  serta  Eki  Wedia yang  telah  membantu  dalam  proses pengumpulan  data  di  lapangan.  Selain  itu, penulis  juga  mengucapkan  terima  kasih atas  masukan  dan  kritikan  selama  proses penulisan  kepada  Febryan  Kusuma  dan Vahyu Vanny, serta seluruh pihak yang tak dapat disebutkan satu persatu.

## DAFTAR PUSTAKA
Mason,  Roger,  1990. Petrology of the Metamorphic Rocks , Academic Division of Unwin Hyman Ltd, London. Patonah,  Aton,  2007. Batuan Metamorf Komplek Melange Luk Ulo, Karangsambung – Banjarnegara, Jawa Tengah ,  Laporan  tidak  dipublikasikan, Skripsi,  Departemen  Teknik  Geologi ITB, Bandung.
Prasetyadi,  C.,  2007. Evolusi Tektonik Paleogen Jawa Bagian Timur , Laporan tidak  dipublikasikan,  Disertasi,  Dept.
Teknik Geologi ITB, Bandung.
Yulianto,
1997. Diktat Praktikum
Petrologi ,  Jurusan  Teknik  Geologi Fakultas Teknik UGM, Yogyakarta.