## KARAKTERISTIK GEOKIMIA DAN PETROGENESIS BATUAN BEKU PRODUK GUNUNG PANDAN DI DAERAH GONDANG, BOJONEGORO, JAWA TIMUR
Yauman Muafa Muhammad, Jenian Marin 1 , Tri Winarno, Vanadia Martadiastuti Program Studi Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro e-mail : jenian.marin@live.undip.ac.id
Abstrak. Gunung Pandan merupakan produk vulkanisme Kuarter di Jawa Timur yang saat ini sudah tidak aktif.  Produk  vulkanisme  berupa  batuan  beku  di  antaranya  ditemukan  di  Gunung  Watu,  Jati,  Puru  dan Lawang. Secara regional, lokasi penelitian berada di antara volcanic front dan back arc volcano Pulau Jawa yang merupakan hasil subduksi busur kepulauan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana karakteristik  geokimia  batuan  di  daerah  penelitian,  afinitas  magma,  dan  asal  tatanan  tektonik pembentuknya. Metode yang digunakan di penelitian ini adalah pemetaan geologi, analisis petrologi, dan analisis geokimia dengan x-ray fluorescence ( XRF ). Daerah penelitian secara umum tersusun atas andesit piroksen  dan  andesit  hornblende  dengan  tekstur  porfiritik.  Analisis  geokimia  menunjukkan  batuan termasuk ke dalam jenis high-K andesite dan high-K basaltic andesite . Seiring meningkatnya kandungan SiO 2 ,  oksida  utama  FeO,  CaO,  dan  Al 2 O 3 mengalami  penurunan  sedangkan  K 2 O  mengalami  kenaikan. Afinitas magma batuan beku di daerah penelitian adalah high-K calc alkaline . Gunung Pandan berasal dari tatanan  tektonik calc-alkali  basalt dan island  arc  basalt serta  menunjukkan  variasi  spasial  K 2 O  yang konsisten dengan Gunung Wilis, Lasem, dan Muria.
Kata Kunci: Gunung Pandan, petrologi, geokimia batuan beku, busur vulkanik
Abstract. Pandan Volcano is a product of Quarternary volcanism which is currently inactive. Its volcanic products  are  found  in  Mount  Watu,  Jati,  Puru  and  Lawang.  Regionally,  research  location  lies  between volcanic front and back arc volcano of Java Island as the result of island arc subduction. This study aims to determine  the geochemical  characteristics of the rocks in the study, affinity of magma, and its tectonic setting. Methods used in this research are geological mapping, petrology analysis, and x-ray fluorescence XRF geochemistry. Research area is generally composed of porphyritic pyroxene andesite and hornblende andesite.  Geochemical  analysis  shows  that  the  rock  belongs  to  the  high-K  andesite  and  high-K  basaltic andesite types. As the SiO 2 content increased, the main oxides FeO, CaO, and Al 2 O 3 decreased while K 2 O increased. The affinity of igneous magmas in the study area is high-K calc alkaline. Mount Pandan originates from the island arc basalt and calc-alkali basalt tectonic setting and shows consistent K 2 O spatial variation with Mount Wilis, Lasem, and Muria with respect to its position relative to the volcanic arc. Keywords: Pandan Volcano, petrology, igneous geochemistry, volcanic arc

## PENDAHULUAN
Gunung Pandan merupakan salah satu produk magmatisme  Kuarter  Busur  Sunda – Jawa  yang berumur Pleistosen Awal (Lunt dkk. 1998; Smyth dkk., 2005). Gunung tersebut terletak di segmen busur  Wilis – Lasem  di  Kabupaten  Bojonegoro, Provinsi Jawa Timur (Gambar 1). Hingga saat ini, gunung  tersebut  tidak  aktif  namun  masih menunjukkan gejala magmatisme yang ditunjukkan  dengan  adanya  manifestasi  panas bumi berupa mata air panas (Thoha dkk. 2014).
Secara  umum,  Pringgoprawiro  dan  Sukido (1998)  menyebut  stratigrafi  Gunung  Pandan tersusun  atas  breksi  vulkanik  yang  masuk  ke dalam  Formasi  Breksi  Pandan  (Gambar  2)  dan
beberapa  intrusi  dan  lava  yang  ditemukan  di sekitar  Desa  Jari  dan  Krondonan,  Kecamatan Gondang.  Gunung  Lawang,  Gunung  Watu, Gunung Jati dan Gunung Puru merupakan contoh dari  produk  vulkanik  yang  ditemukan  di  daerah tersebut. Gunung Lawang hingga Puru merupakan  produk  Gunung  Pandan  sehingga penelitian terhadap keempatnya dapat memberi gambaran  petrologi  dan  geokimia  dari  Gunung Pandan  serta  bagaimana  posisi  geokimia  lokasi penelitian  di  segmen  busur Wilis – Lasem.  Lalu, karena  karakteristik  petrologi  dan  geokimia merupakan  representasi  dari  proses  magmatik yang telah terjadi sebelumnya, maka analisis lebih lanjut  melalui  metode  petrografi  dan  XRF
dilakukan untuk
menjelaskan hubungan keduanya  dengan  aspek  petrogenesis  dan tatanan tektonik batuan di daerah penelitian.
Gambar 1. Lokasi penelitian di Kecamatan Gondang,

## Kabupaten Bojonegoro

## METODOLOGI
Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini  mencakup  observasi  geologi  di  lapangan, analisis  petrologi,  dan  analisis  geokimia  XRF. Observasi lapangan dilakukan untuk mengetahui persebaran  batuan  vulkanik  dan  mengambil sampel batuan untuk analisis selanjutnya.
Sampel  batuan  dipreparasi  sayatan  tipis  dan diamati dengan mikroskop polarisasi di Laboratorium  Sumber  Daya  Mineral,  Program Studi  Teknik  Geologi,  Universitas  Diponegoro. Analisis petrografi bertujuan untuk mendapatkan tekstur dan komposisi mineralogi batuan.
Gambar 2. Peta geologi regional dan penampang geologi daerah Gunung Pandan (Pringgoprawiro dan Sukido, 1998)
Analisis  geokimia  dilakukan  di  Laboratorium Sentral  Mineral  dan  Material  Maju,  Universitas Negeri Malang oleh teknisi laboratorium dengan menggunakan alat PANanalytical Minipal 4 dan di Laboratorium  Pusat  Survei  Geologi  untuk mendapatkan persentase senyawa yang terkandung  pada  batuan.  Pemilihan  sampel didasarkan pada perbedaan variasi litologi. Selain itu  untuk  melengkapi  data,  data  geokimia  dari Yudiantoro dan Takashima (2018) ikut disertakan dalam analisis sebagai perbandingan. Senyawa – senyawa  yang  didapatkan  dari  XRF  digunakan untuk penamaan batuan, determinasi afinitas/seri  magma,  diagram  Harker,  dan determinasi tatanan tektonik.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Litologi
Dari  hasil  pemetaan  geologi  yang  dilakukan, ditemukan  litologi  batuan  beku  non  fragmental yang  berada  di  Gunung  Lawang,  Watu,  Jati  dan Puru.  Keempatnya  berada  di  Desa  Jari  dan Krondonan,  Kecamatan  Gondang,  Kabupaten
Bojonegoro,  Jawa  Timur  dan  merupakan  bukti aktivitas magmatik pada masa lalu. Pengamatan secara  langsung  dan  pengambilan  sampel dilakukan  di  keempatnya  untuk  mendapatkan
data litologi dan geokimia. Peta geologi dan lokasi pengambilan  sampel  untuk  petrografi  dan  XRF seperti ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Peta geologi regional daerah Gunung Pandan (berdasarkan pemetaan geologi dan menurut

## Pringgoprawiro dan Sukido (1998))
Secara  geomorfologi,  lokasi  batuan  beku adalah  bukit-bukit  hasil  intrusi  atau  kubah  lava dengan  elevasi  puncaknya  berkisar  300 – 540 mdpl.  Bukit-bukit  tersebut  memiliki  kemiringan lereng  terjal  (40° – 80°).  Tingkat  pelapukan batuan beku cenderung rendah – tinggi, sehingga terdapat  lokasi  yang  sulit  didapatkan  sampel batuan yang segar.
1. Gunung Jati
Gunung  Jati  berada  di  Desa  Krondonan, Gondang  dengan  elevasi  maksimum  460  m. Gunung Jati yang memiliki morfologi khas bukit terisolir  hasil  dari  intrusi  batuan  beku  yang sekelilingnya telah mengalami erosi (Gambar 4). Hasil  pengamatan  menunjukkan  Gunung  Jati
tersusun atas andesit piroksen, warna keabuan, hipokristalin, tekstur porfiritik.
Gambar 4. Morfologi bukit intrusi Gunung Jati yang mewakili kondisi di daerah penelitian
Secara mikroskopis, dua sayatan tipis dari Gunung Jati menunjukkan fenokris utama 58% plagioklas  (Plg)  dan  14%  klinopiroksen  (Cpx). Massa  dasar  tersusun  atas  mikrolit  plagioklas dan  gelas  vulkanik  19%.  Mineral  lain  yang ditemukan dengan persentase lebih sedikit dan hadir  baik  sebagai  fenokris  atau  massa  dasar tersusun  atas  4%  ortopiroksen  (Opx)  dan  5% mineral opak (Opq). Karena batuan masih segar, tidak ditemukan adanya mineral sekunder/ubahan  di  sampel  Gunung  Jati (Gambar 5).
(a) (b)
Gambar 5 (a) sayatan tipis batuan dari Gunung Jati, (b) tekstur glomerifirik plagioklas dan piroksen.
2. Gunung Watu
Gunung Watu terletak di Desa Krondonan,
Gondang.  Gunung  Watu  berada  sekitar  200 – 300  m  ke  timur  dari  Gunung  Puru.  Litologi  di Gunung Watu tersusun atas andesit hornblende dengan  ciri warna abu  gelap, hipokristalin  dan porfiritik.  Komposisinya  tersusun  atas  mineral utama 53% plagioklas (Plg) dan 15% hornblende (Hbl).  Mineral  lainnya  tersusun  atas  6%  serisit (Ser),  4%  mineral  opak  (Opq)  dan  3% klinopiroksen (Cpx). Massa dasar tersusun atas 19% gelas vulkanik (Gambar 6).
(a) (b)
Gambar 6 (a) sayatan tipis batuan dari Gunung Watu,
(b) tekstur sieve pada plagioklas
3. Gunung Lawang
Gunung  Lawang  berada  di  bagian  barat Desa Jari, Kecamatan Gondang. Gunung Lawang tersusun  atas  andesit  hornblende  dengan  ciri berwarna  abu – abu,  tidak  berlubang, hipokristalin  dan  bertekstur porfiritik.  Fenokris utamanya  tersusun  atas  55%  plagioklas  (Plg) dan  16%  hornblende  (Hbl).  Mineral  lain  yang ditemukan  terdiri  atas  3%  klinopiroksen  (Cpx), 4%  sanidin  (Sa),  2%  mineral  opak  (Opq),  2% kuarsa (Qz) dan 15% gelas vulkanik (Gambar 5).
(a) (b)
Gambar 5. (a) sayatan tipis batuan dari Gunung Lawang, (b) tekstur glomerofirik plagioklas dan
piroksen
4. Gunung Puru Gunung Puru terletak di Desa Krondonan,
Gondang dan diapit oleh Gunung Jati di bagian barat  dan  Gunung  Watu  di  bagian  timurnya. Litologi  Gunung  Puru  merupakan  andesit piroksen  dengan  ciri  berwarna  keabuan, hipokristalin  dan  porfiritik.  Dari  dua  sampel petrografi,  fenokris  umumnya  terdiri  atas  55% plagioklas  (Plg),  15%  klinopiroksen  (Cpx),  5% ortopiroksen  (Opx),  2%  kuarsa  (Qz)  dan  7% mineral opak (Opq). Massa dasar tersusun atas
16%  gelas  vulkanik  dan  mikrolit  plagioklas bertekstur pilotaksitik (Gambar 8).
(a) (b)
Gambar 8. (a) fotomikrograf sampel batuan dari Gunung Puru, (b) tekstur pilotaksitik yang       dicirikan dengan orientasi massa dasar (m.d) yang mengikuti fenokris lebih besar

## Analisis Geokimia Batuan
Analisis geokimia dilakukan pada tiga sampel batuan  dari  Gunung  Watu,  Gunung  Jati,  dan
Gunung Lawang dengan metode x-ray fluorescence (XRF) untuk memperoleh komposisi oksida  utama.  Data  sekunder  dari  tubuh  utama Gunung  Pandan  turut  disertakan  sebagai pembanding  dalam  analisis  yang  meliputi penentuan  jenis  batuan,  afinitas  magma,  variasi diagram  Harker  dan  determinasi  tatanan tektonik.  Tabel  data  geokimia  ditunjukkan  oleh Tabel 1.
Tabel 1. Analisis geokimia batuan beku di daerah penelitian. Data G.Pandan* berdasarkan Yudiantoro dan
Takashima (2018) Oksida Utama G. Watu (%) G. Jati (%) G. Lawang (%) G. Pandan* (%) Andesit Hornblende Andesit Piroksen Andesit Hornblende Andesit Hornblende Andesit Basaltik SiO 2 60,34 55,1 59,0 57,18 51,82 K 2 O 2,12 3,0 2,8 2,47 0,81 Al 2 O 3 17,9 14,0 14,0 16,6 15,76 FeO 5,91 9,99 8,81 6,15 9,06 MnO 0,15 0,17 0,18 0,23 0,17 TiO 2 0,49 1,3 1,18 0,58 0,86 CaO 6,41 14,2 12,2 9,63 9,34 P 2 O 5 0,45 - 1,1 0,26 0,13 Batuan beku dapat diklasifikasikan
berdasarkan  komponen  SiO 2 dan  K 2 O  (Ewart, 1982) sebagaimana ditunjukkan  oleh Gambar  9. Secara  geokimia,  sampel  batuan  beku  dari Gunung Lawang dan Gunung Watu termasuk ke dalam  tipe high-K  andesite .  Sedangkan  sampel yang berasal dari Gunung Jati termasuk ke dalam tipe high-K  basaltic  andesite .  Sampel  dari Yudiantoro  dan  Takashima  (2018)  masuk  dalam calc alkali basaltic andesite – high K andesite .
Penggunaan  diagram  Harker  terhadap  4 (empat) unsur mayor yang disandingkan dengan SiO 2 menunjukkan  secara  umum  ada  2  (dua) macam  pola  yaitu  pola  positif  dan  negatif (Gambar  10).  Pola  negatif  didapatkan  pada senyawa  CaO,  Al 2 O 3 ,  dan  FeO  sedangkan  pola positif didapatkan dari senyawa K 2 O.

## Gambar 9. Jenis batuan beku di daerah penelitian secara geokimia
Pola  negatif  dari  FeO  dan  CaO  diinterpretasi terjadi akibat kristalisasi mineral – mineral yang awal  terbentuk.  FeO  berasosasi  dengan kristalisasi  olivine,  hornblende  dan  piroksen sedangkan CaO berasosiasi dengan plagioklas Ca, klinopiroksen  atau  keduanya  (Winter,  2013). Korelasi pada Al 2 O 3 berasosiasi dengan kristalisasi plagioklas  sedangkan  korelasi  negatif  FeO
diindikasi akibat fraksinasi mineral mineral opak. Adanya  pola  positif  dari  K 2 O  menunjukkan konsentrasi  meningkat  seiring  magma  semakin asam. Dapat ditafsirkan senyawa tersebut berada pada  jumlah  tetap  namun  karena  senyawa  lain semakin berkurang maka secara relatif konsentrasinya meningkat (Winter, 2013).

## Afinitas Magma
Dari  klasifikasi  ini  dan  diagram  Pecerillo  dan Taylor  (1976)  juga  dapat  diketahui  afinitas magmanya adalah kalk alkali – kalk alkali tinggi K (Gambar 11.). Jika dibandingkan  dengan  afinitas batuan dari gunung lain di Pulau Jawa, maka akan terlihat pola peningkatan K 2 O dari volcanic front (Wilis), trench-side,  backarc-side  volcanoes (Ungaran,  Pandan)  hingga backarc  volcanoes (Muria, Lasem) yang sebelumnya telah disebutkan oleh beberapa penulis seperti Wheller dkk  (1987)  dan  Dempsey  (2013).  Meningkatnya K 2 O menurut Whitford dkk (1979) dan Dempsey
(2013) diprediksi karena semakin jauh dari palung derajat  pelelehan  sebagian  semakin  rendah dan terjadinya breakdown mineral kaya alkali seperti phengite dan phlogopite .
Adanya  anomali  berupa  satu  sampel  dari Yudiantoro dan Takashima (2018) yang menunjukkan  afinitas  sejajar  dengan  Gunung Wilis diduga karena sampel tersebut kemungkinan  merupakan  sampel  batuan  yang less evolved atau tidak satu umur. Karena syarat pola  spasial K 2 O  adalah  data  yang  dibandingkan harus  mempunyai  umur  yang  relatif  sama (pengaruh variasi temporal K 2 O).
Gambar 11. Perbandingan SiO 2 vs K 2 O dari Gunung Wilis, Kompleks Pandan, Ungaran, Lasem dan Muria

## Tatanan Tektonik
Tatanan  tektonik  yang  didapatkan  dari  plot TiO 2 ,  MnO  dan  P 2 O 5 terhadap  diagram diskriminan  Mullen  (1983)  adalah calc  alkali basalt – island arc tholeiitic (Gambar 12). Hal ini berarti  tatanan  tektoniknya  berkaitan  dengan zona subduksi lempeng samudera – samudera.
Dengan menggunakan rumus estimasi kedalaman  vertikal  Zona  Wadati – Benioff (Hutchison, 1976):
Kedalaman (h) = [320 – (3,65 * % SiO 2 )] +
(25,52 * %K 2 O) …………. (1)
Maka  didapatkan  lokasi  penelitian  berada pada kedalaman 174 – 195 ± 24 km, sedangkan Gunung Ungaran berkisar pada 176 – 192 ± 24 km dan  Gunung Wilis berkisar pada 145 – 159  ±  24 km (Kohno dkk., 2005; Hartono, 1994; Marin dkk., 2019).  Dari  hasil  ini  dapat  disimpulkan  lokasi penelitian mempunyai kemiripan dengan Gunung
Ungaran  dari  segi  posisi  dan  jarak  terhadap palung  dan  Zona  Wadati – Benioff.  Model
petrogenesis  dari  tatanan  tektonik  lokasi penelitian tertera pada Gambar 13.
Gambar 12. Diagram diskriminan tektonik menurut Mullen (1983)
Gambar 13. Model penampang melintang tanpa skala dari tatanan tektonik busur kepulauan di lokasi penelitian

## PENUTUP Simpulan dan Saran
Variasi  litologi  yang  ditemukan  di  daerah penelitian  terdiri  atas  andesit  piroksen  dan andesit hornblende. Andesit piroksen ditemukan di  Gunung  Jati  dan  Puru  sedangkan  andesit hornblende  ditemukan  di  Gunung  Watu  dan Gunung Lawang.
Variasi geokimia menunjukkan daerah penelitian  merupakan  andesit basaltik – andesit berafinitas kalk alkali – kalk alkali tinggi K. Tatanan tektonik  yang  didapatkan  adalah calc – alkali basalt dan island  arc  tholeiite yang  berasosiasi dengan  tatanan  tektonik  busur  kepulauan. Perbandingan  dari  Wilis,  Ungaran,  daerah penelitian,  Lasem  dan  Muria  menunjukkan adanya  variasi  spasial  K 2 O  dari  segmen  Wilis – Lasem Muria.
Karakterisasi geokimia  dengan  menggunakan unsur  jejak  ( trace  element )  dapat  dilakukan selanjutnya untuk menjelaskan aspek petrogenesis  yang  belum  dapat  diketahui berdasarkan unsur utama.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada Hezron  Cristian  Marbun,  Miqdad  Abdul  Jabbar, dan  Habib  Rahman  dari  Departemen  Teknik Geologi,  Universitas  Diponegoro  yang  telah membantu  dalam  pengambilan  data  geologi  di lapangan.

## DAFTAR PUSTAKA
Dempsey, S. (2013) Geochemistry of volcanic rocks from the Sunda Arc. Dunham University.
Ewart, A. (1982) The mineralogy and petrology of Tertiary -  Recent  orogenic  volcanic  rocks:  with  special reference  to  the  andesitic  -  basalttic  compositional range. Andesites:  Orogenic  Andesites  and  Related Rocks.
Hartono,  U.  (1994). The  petrology  and  geochemistry  of the  Wilis  and  Lawu  volcanoes,  East  Java,  Indonesia . Dissertation. University of Tasmania.
Hutchison, C.S. (1975) Indonesian active volcanic arc: K, Sr, and Rb variation with depth  to  the  Benioff   zone   8 – 9. Geology , 4 (7), pp.407-408.
Kohno Y, Setijadji L, Utami P, Harijoko A, Pecskay Z, Imai A,  Watanabe  K.  (2005)  Geochronology  and petrogenetic  aspects  of  Merapi-Merbabu-Telomoyo- Ungaran  volcanoes,  Central  Jawa,  Indonesia.
Proceedings Joint Convention HAGI-IAGI-PERHAPI
Lunt,  P.,  Netherwood,  R.,  Huffman,  F. (1998) Guide Book of IPA Field Trip to Central Java. Indonesian Petroleum Association 65 .
Marin,  J.,  Winarno,  T.,  Mindasari,  D.  (2019).  Mineralogy and  Geochemistry  Variation  of  Igneous  Rocks  from Ungaran and Muria Volcano and Its Processes related to  Subduction  Zone  Magmatism  of  Sunda  Arc. IOP Conference  Series:  Earth  and  Environmental  Science vol. 279.
Mullen,  E.D.  (1983)  MnO/TiO2/P2O5:  a  minor  element discriminant for basalttic rocks of oceanic environments  and  its  implications  for  petrogenesis. Earth and Planetary Science Letters 62, 53 – 62.
Peccerillo,  A.,  dan  Taylor,  S.R.  (1976)  Geochemistry  of Eocene  calc-alkaline  volcanic  rocks  from  the Kastamonu  area,  Northern  Turkey. Contributions  to Mineralogy and Petrology. https://doi.org/10.1007/BF00384745
Pringgoprawiro,  H.,  dan  Sukido,  1992. Peta  Geologi Regional  Lembar  Bojonegoro,  Jawa  Timur  Skala 1:100.000 . PPGL Bandung.
Smyth, H., Hall, R., Hamilton, J., dan Kinny, P. (2005) East Java:  Cenozoic  basins,  volcanoes  and  ancient basement,  in: Indonesian  Petroleum  Association .
https://doi.org/10.29118/ipa.629.05.g.045
Thoha,  M.,  Parman,  P.,  Prastistho,  B.,  Yudiantoro,  D.F., Hati,  I.P.,  dan  Jagranata,  I.B.  (2014)  Geology  and Geothermal  Manifestations  of  Mount  Pandan  ,  East Java. Jurnal Geologi Indonesia .
Wheller,  G.E.,  Varne,  R.,  Foden,  J.D.,  dan  Abbott,  M.J., 1987. Geochemistry of quaternary volcanism in the Sunda-Banda arc, Indonesia, and three-component genesis  of  island-arc  basalttic  magmas. Journal  of Volcanology and Geothermal Research . https://doi.org/10.1016/0377-0273(87)90041-2
Whitford,  D.J.,  Nicholls,  I.A.,  Taylor,  S.R.  (1979)  Spatial Variations  in  the  Geochemistry  of  Quaternary  Lavas Across the Sunda Arc in Java and Bali. Contributions to Mineralogy and Petrology 356, 341 – 356.
Winter, J.D. (2013) Igneous and Metamorphic Petrology .
Cambridge.
Yudiantoro,  D.F.,  Takashima,  I.  (2018) Magmatism  and Geothermal  Potential  in Pandan  Volcano  East  Java Indonesia. Jurnal Mineral, Energy dan Lingkungan 2, 50 – 60