BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Geologi adalah ilmu yang mempelajari tentang Bumi, komposisinya, struktur, sifat-sifat fisik, sejarah dan proses pembentukannya. Dalam Geologi, kita akan mempelajari semua hal tentang seluk-beluk Bumi ini secara keseluruhan. Dari mulai gunung-gunung dengan tinggi ribuan meter, hingga palung-palung didasar samudra. Dan untuk mengetahui semua itu, tentunya kita harus mempelajari apa-apa sajakah materi pembentuk Bumi ini.
Materi dasar pembentuk Bumi ini adalah batuan, dimana batuan sendiri adalah kumpulan dari mineral, dan mineral terbentuk dari kristal-kristal. Jadi intinya, untuk dapat mempelajari ilmu Geologi, kita harus menguasai ilmu tentang kristal. Ilmu yang mempelajari tentang bentuk-bentuk, gambar-gambar dari kristal disebut Kristalografi.
Dalam studi Geologi, kita tentunya harus terlebih dahulu menguasai tentang kristal sebelum mempelajari tingkat selanjutnya dalam ilmu Geologi. Karena itu kristal adalah syarat untuk dapat mempelajari Geologi.
1.2 Maksud dan Tujuan
1.2.1 Maksud
Dalam studi Geologi, tentu kita harus mempelajari tentang kristal dan semua yang berhubungan dengan kristal itu sendiri. Hal ini jelas harus dilakukan karena kristal adalah dasar dari ilmu Geologi itu sendiri. Kristal adalah dasar dari mineral, mineral adalah pembentuk batuan, dan Bumi ini terdiri dari batuan-batuan. Jadi, dalam studi kristal yang dilakukan pada awal studi Geologi ini dimaksudkan agar kita dapat menguasai hal-hal tentang kristal sebagai bekal untuk mempelajari tingkat yang lebih lanjut dalam ilmu Geologi.
1.2.2 Tujuan
Dalam kegiatan mempelajari dan praktikum Kristalografi, kita dituntut untuk dapat :
- mengenal dan menguasai bentuk-bentuk kristal
- mendiskripsikan kandungan unsur simetri dari tiap bentuk kristal dan mengklasifikasikannya berdasarkan hukum-hukum geometri
- menguasai “indices” dan dapat menghitung sudut antar bidang kristal
- dapat menentukan dan menjelaskan simbol-simbol yang ada pada kristal
- membuat proyeksi streografis dari masing-masing kelas kristal
- dapat mengenal mineral berdasarkan bentuk kristal idealnya
1.3 Landasan Teori
Bumi yang kita pijak ini adalah bagian dari alam semesta yang begitu luas. Sistem tata surya kita hanya satu dari milyaran bintang yang ada dijagat raya ini. Bisa kita bayangkan betapa kecilnya Bumi ini bila dibandingkan dengan alam.
Berbagai bahan pembentuk Bumi terbentuk oleh proses alam yang panjang sejak terbentuknya Bumi. Jangka waktu pembentukkan tersebut dapat kita ketahui dalam ilmu Geologi dengan mengamati batuan-batuan yang ada di Bumi. Batuan adalah kumpulan satu atau lebih mineral (terutama mineral golongan silika / pada Bowen’s series).
Yang dimaksud dengan Mineral sendiri adalah bahan anorganik, terbentuk secara alamiah, seragam dengan komposisi kimia yang tetap pada batas volumenya dan mempunyai kristal kerakteristik yang tercermin dalam bentuk fisiknya. Jadi, untuk mengamati proses Geologi dan sebagai unit terkecil dalam Geologi adalah dengan mempelajari kristal.
Kristalografi adalah suatu ilmu pengetahuan kristal yang dikembangkan untuk mempelajari perkembangan dan pertumbuhan kristal, termasuk bentuk, struktur dalam dan sifat-sifat fisiknya. Dahulu, Kristalografi merupakan bagian dari Mineralogi. Tetapi karena bentuk-bentuk kristal cukup rumit dan bentuk tersebut merefleksikan susunan unsur-unsur penyusunnya dan bersifat tetap untuk tiap mineral yang dibentuknya., maka pada akhir abad XIX, Kristalografi dikembangkan menjadi ilmu pengetahuan tersendiri.
1.3.1 Pengertian Kristal
Kata “kristal” berasal dari bahasa Yunani crystallon yang berarti tetesan yang dingin atau beku. Menurut pengertian kompilasi yang diambil untuk menyeragamkan pendapat para ahli, maka kristal adalah bahan padat homogen, biasanya anisotrop dan tembus cahaya serta mengikuti hukum-hukum ilmu pasti sehingga susunan bidang-bidangnya memenuhi hukum geometri; Jumlah dan kedudukan bidang kristalnya selalu tertentu dan teratur. Kristal-kristal tersebut selalu dibatasi oleh beberapa bidang datar yang jumlah dan kedudukannya tertentu. Keteraturannya tercermin dalam permukaan kristal yang berupa bidang-bidang datar dan rata yang mengikuti pola-pola tertentu. Bidang-bidang ini disebut sebagai bidang muka kristal. Sudut antara bidang-bidang muka kristal yang saling berpotongan besarnya selalu tetap pada suatu kristal. Bidang muka itu baik letak maupun arahnya ditentukan oleh perpotongannya dengan sumbu-sumbu kristal. Dalam sebuah kristal, sumbu kristal berupa garis bayangan yang lurus yang menembus kristal melalui pusat kristal. Sumbu kristal tersebut mempunyai satuan panjang yang disebut sebagai parameter.
Bila ditinjau dan telaah lebih dalam mengenai pengertian kristal, mengandung pengertian sebagai berikut :
1. Bahan padat homogen, biasanya anisotrop dan tembus cahaya :
¨ tidak termasuk didalamnya cair dan gas
¨ tidak dapat diuraikan kesenyawa lain yang lebih sederhana oleh proses fisika
¨ terbentuknya oleh proses alam
2. Mengikuti hukum-hukum ilmu pasti sehingga susunan bidang-bidangnya mengikuti hukum geometri :
¨ jumlah bidang suatu kristal selalu tetap
¨ macam atau model bentuk dari suatu bidang kristal selalu tetap
¨ sifat keteraturannya tercermin pada bentuk luar dari kristal yang tetap.
Apabila unsur penyusunnya tersusun secara tidak teratur dan tidak mengikuti hukum-hukum diatas, atau susunan kimianya teratur tetapi tidak dibentuk oleh proses alam (dibentuk secara laboratorium), maka zat atau bahan tersebut bukan disebut sebagai kristal.
1.3.2 Proses Pembentukan Kristal
Pada kristal ada beberapa proses atau tahapan dalam pembentukan kristal. Proses yang di alami oleh suatu kristal akan mempengaruhi sifat-sifat dari kristal tersebut. Proses ini juga bergantung pada bahan dasar serta kondisi lingkungan tempat dimana kristal tersebut terbentuk.
Berikut ini adalah fase-fase pembentukan kristal yang umumnya terjadi pada pembentukan kristal :
¨ Fase cair ke padat : kristalisasi suatu lelehan atau cairan sering terjadi pada skala luas dibawah kondisi alam maupun industri. Pada fase ini cairan atau lelehan dasar pembentuk kristal akan membeku atau memadat dan membentuk kristal. Biasanya dipengaruhi oleh perubahan suhu lingkungan.
¨ Fase gas ke padat (sublimasi) : kristal dibentuk langsung dari uap tanpa melalui fase cair. Bentuk kristal biasanya berukuran kecil dan kadang-kadang berbentuk rangka (skeletal form). Pada fase ini, kristal yang terbentuk adalah hasil sublimasi gas-gas yang memadat karena perubahan lingkungan. Umumnya gas-gas tersebut adalah hasil dari aktifitas vulkanis atau dari gunung api dan membeku karena perubahan temperature.
¨ Fase padat ke padat : proses ini dapat terjadi pada agregat kristal dibawah pengaruh tekanan dan temperatur (deformasi). Yang berubah adalah struktur kristalnya, sedangkan susunan unsur kimia tetap (rekristalisasi). Fase ini hanya mengubah kristal yang sudah terbentuk sebelumnya karena terkena tekanan dan temperatur yang berubah secara signifikan. Sehingga kristal tersebut akan berubah bentuk dan unsur-unsur fisiknya. Namun, komposisi dan unsur kimianya tidak berubah karena tidak adanya faktor lain yang terlibat kecuali tekanan dan temperatur.
1.3.3 Sistem Kristalografi
Dalam mempelajari dan mengenal bentuk kristal secara mendetail, perlu diadakan pengelompokkan yang sistematis. Pengelompokkan itu didasarkan pada perbangdingan panjang, letak (posisi) dan jumlah serta nilai sumbu tegaknya.
Bentuk kristal dibedakan berdasarkan sifat-sifat simetrinya (bidang simetri dan sumbu simetri) dibagi menjadi tujuh sistem, yaitu : Isometrik, Tetragonal, Hexagonal, Trigonal, Orthorhombik, Monoklin dan Triklin.
Dari tujuh sistem kristal dapat dikelompokkan menjadi 32 kelas kristal. Pengelompokkan ini berdasarkan pada jumlah unsur simetri yang dimiliki oleh kristal tersebut. Sistem Isometrik terdiri dari lima kelas, sistem Tetragonal mempunyai tujuh kelas, sistem Orthorhombik memiliki tiga kelas, Hexagonal tujuh kelas dan Trigonal lima kelas. Selanjutnya Monoklin mempunyai tiga kelas dan Triklin dua kelas.
Tabel 1.1 Tujuh Sistem Kristal
| No | Sistem Kristal | Axial Ratio | Sudut Kristalografi |
| 1 | Isometrik | a = b = c | α = β = γ = 90˚ |
| 2 | Tetragonal | a = b ≠ c | α = β = γ = 90˚ |
| 3 | Hexagonal | a = b = d ≠ c | α = β = 90˚ ; γ = 120˚ |
| 4 | Trigonal | a = b = d ≠ c | α = β = 90˚ ; γ = 120˚ |
| 5 | Orthorhombik | a ≠ b ≠ c | α = β = γ = 90˚ |
| 6 | Monoklin | a ≠ b ≠ c | α = β = 90˚ ≠ γ |
| 7 | Triklin | a ≠ b ≠ c | α ≠ β ≠ γ ≠ 90˚ |
1.3.3 Sumbu, Sudut dan Bidang Simetri
Sumbu simetri adalah garis bayangan yang dibuat menembus pusat kristal, dan bila kristal diputar dengan poros sumbu tersebut sejauh satu putaran penuh akan didapatkan beberapa kali kenampakan yang sama. Sumbu simetri dibedakan menjadi tiga, yaitu : gire, giroide, dan sumbu inversi putar.
Sudut simetri adalah sudut antar sumbu-sumbu yang berada dalam sebuah kristal. Sudut-sudut ini berpangkal (dimulai) pada titik persilangan sumbu-sumbu utama pada kristal yang akan sangat berpengaruh pada bentuk dari kristal itu sendiri.
Bidang simetri adalah bidang bayangan yang dapat membelah kristal menjadi dua bagian yang sama, dimana bagian yang satu merupakan pencerminan (refleksi) dari bagian yang lainnya. Bidang simetri ini dapat dibagi menjadi dua, yaitu bidang simetri aksial dan bidang simetri menengah. Bidang simetri aksial bila bidang tersebut membagi kristal melalui dua sumbu utama (sumbu kristal).
1.3.4 Proyeksi Orthogonal
Proyeksi orthogonal adalah salah satu metode proyeksi yang digunakan untuk mempermudah penggambaran. Proyeksi orthogonal ini dapat diaplikasikan hamper pada semua penggambaran yang berdasarkan hukum-hukum geometri. Contohnya pada bidang penggambaran teknik, arsitektur, dan juga kristalografi. Pada proyeksi orthogonal, cara penggambaran adalah dengan menggambarkan atau membuat persilangan sumbu. Yaitu dengan menggambar sumbu a,b,c dan seterusnya dengan menggunakan sudut-sudut persilangan atau perpotongan tertentu. Dan pada akhirnya akan membentuk gambar tiga dimensi dari garis-garis sumbu tersebut dan membentuk bidang-bidang muka kristal.
Pada praktikum kristalografi yang dilakukan di laboratorium Kristalografi dan Mineralogi jurusan Teknik Geologi, Institut Teknologi Medan. Penggambaran kristal menggunakan proyeksi penggambaran orthogonal ini.
Tabel 1.2 Penggambaran Tujuh Sistem Kristal
| No | Sistem Kristal | Perbandingan Sumbu | Sudut Antar Sumbu |
| 1 | Isometrik | a : b : c = 1 : 3 : 3 | a+^bˉ = 30˚ |
| 2 | Tetragonal | a : b : c = 1 : 3 : 6 | a+^bˉ = 30˚ |
| 3 | Hexagonal | a : b : c = 1 : 3 : 6 | a+^bˉ = 20˚ ; dˉ^b+= 40˚ |
| 4 | Trigonal | a : b : c = 1 : 3 : 6 | a+^bˉ = 20˚ ; dˉ^b+= 40˚ |
| 5 | Orthorhombik | a : b : c = sembarang | a+^bˉ = 30˚ |
| 6 | Monoklin | a : b : c = sembarang | a+^bˉ = 45˚ |
| 7 | Triklin | a : b : c = sembarang | a+^bˉ = 45˚ ; bˉ^c+= 80˚ |
1.4 Aplikasi Kristalografi Pada Bidang Geologi
Pada bidang Geologi, mempelajari kristalografi sangatlah penting. Karena untuk mempelajari ilmu Geologi, kite tentunya juga harus mengetahui komposisi dasar dari Bumi ini, yaitu batuan. Dan batuan sendiri terbentuk dari susunan mineral-mineral yang tebentuk oleh proses alam. Dan pada bagian sebelumnya telah dijelaskan tentang pengertian mineral yang dibentuk kristal-kristal.
