Minerals adalah bahan atau senyawa anorganik yang terbentuk secara alamiah, padat, mempunyai komposisi, dan mempunyai sturuktur dalam/kristal tertentu. Sedangkan bedanya dengan mineraloid ialah tidak mempunyai struktur dalam/kristal tertentu (amorf). Menurut W.T Huang (1962) komposisi mineral pembentuk batuan dikelompokkan menjadi tiga kelompok mineral, yaitu:
I. MINERAL UTAMA (Essensial Mineral)
Mineral-mineral ini terbentuk langsung dari kristalisasi magma dan kehadirannya sangat menentukkan dalam penamaan batuan. mineral utama dapat dilihat dari deret bowen series(1928).
Deret Bowen menggambarkan secara umum urutan kristalisasi suatu mineral sesuai dengan penurunan suhu [bagian kiri] dan perbedaan kandungan magma [bagian kanan], dengan asumsi dasar bahwa semua magma berasal dari magma induk yang bersifat basa.
Bagan serial ini kemudian dibagi menjadi dua cabang; kontinyu dan diskontinyu.
Continuous branch [deret kontinyu]
Deret ini dibangun dari mineral feldspar plagioklas. Dalam deret kontinyu, mineral awal akan turut serta dalam pembentukan mineral selanjutnya. Dari bagan, plagioklas kaya kalsium akan terbentuk lebih dahulu, kemudian seiring penurunan suhu, plagioklas itu akan bereaksi dengan sisa larutan magma yang pada akhirnya membentuk plagioklas kaya sodium. Demikian seterusnya reaksi ini berlangsung hingga semua kalsium dan sodium habis dipergunakan. Karena mineral awal terus ikut bereaksi dan bereaksi, maka sangat sulit sekali ditemukan plagioklas kaya kalsium di alam bebas.
Bila pendinginan terjadi terlalu cepat, akan terbentuk zooning pada plagioklas [plagioklas kaya kalsium dikelilingi plagioklas kaya sodium].
Discontinuous branch [deret diskontinyu]
Deret ini dibangun dari mineral ferro-magnesian sillicates. Dalam deret diskontinyu, satu mineral akan berubah menjadi mineral lain pada suhu tertentu dengan melakukan melakukan reaksi terhadap sisa larutan magma. Bowen menemukan bahwa pada suhu tertentu, akan terbentuk olivin, yang jika diteruskan akan bereaksi kemudian dengan sisa larutan magma, membentuk pyroxene. Jika pendinginan dlanjutkan, akan dikonversi ke pyroxene,dan kemudian biotite [sesuai skema]. Deret ini berakhir ketika biotite telah mengkristal, yang berarti semua besi dan magnesium dalam larutan magma telah habis dipergunakan untuk membentuk mineral.
Bila pendinginan terjadi terlalu cepat dan mineral yang telah ada tidak sempat bereaksi seluruhnya dengan sisa magma, akan terbentuk rim [selubung] yang tersusun oleh mineral yang terbentuk setelahnya. Tulisan ini saya ambil dari http://apitnoparagon.wordpress.com/2010/01/21/deret-reaksi-bowen-bowens-reaction-series/.
Berdasarkan warna mineral, dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu,
I.I Mineral Felsik ( mineral-mineral berwarna terang )
Kelompok Plagioklas ( Anortit, bitownit, Labradorit, Andesin, oligoklas, Albit)
kelompok Alkali Feldspar (ortoklas, Mikrolin, Anortoklas, Sanidin)
Kelompok Feldspatoid (Leusit, Nefelin, Sodalit)
Kuarsa
Muskovit
Kelompok plagioklas dan kelompok alkali feldspar sering disebut kelompok feldspar. catatan : Tidak semua mineral felsik berwarna terang tetapi ada mineral felsik yang berwarna gelap yaitu, obsidian. Mineral yang berwarna terang disebabkan banyaknya kandungan SiO2 dan jarang mengandung Fe dan Mg
I.2 Mineral Mafik (mineral yang berwarna gelap)
Olivin (Forsterite dan Fayalite)
Piroksen, dibagi menjadi dua kelompok yaitu Orto Piroksen (Piroksen tegak) dan klino piroksen (piroksen miring). Orto piroksen antara lain; Enstatite dan Hypersten. Klino piroksen antara lain; Diopsit, Augit, Pigeonit, Aigirin, Spodemen, Jadeit.
Amfibol (Hornblande, Labprobolit, Riebeokit, Glukofan)
Biotit.
II. Mineral Tembahan ( Accessory Minerals)
Adalah mineral-mineral yang terbentuk oleh kristalisasi magma, terdapat dalam jumlah yang sedikit (kurang dari 5%). kehadirannya tidak menentukan nama batuan. Contoh dari mineral tambahan ini antara laian : ZIRKON, MAGNESIT, HEMATIT, PYRIT, RUTIL APATIT, GARNET,SPHEN.
III. Mineral Sekunder (Secondary Minerals)
Merupakan mineral-mineral ubahan dari mineral utama, dapat dari hasil pelapukan, reaksi hidrotermal maupun hasil metamorfosisme terhadap mineral utama. contoh dari mineral sekunder antara lain; SERPENTIN, KALSIT, SERISIT, KALKOPIRIT, KAOLIN, KLORIT, PIRIT.
Marmer umumnya tersusun oleh mineral kalsit dengan kandungan mineral minor lainya adalah kuarsa, mika, klhorit, tremolit, dan silikat lainnya seperti graphit, hematit, dan limonit. Nilai komersil marmer bergantung kepada warna dan tekstur. Marmer yang berkualitas sangat tinggi adalah berwarna putih sangat jernih, sebab kandungan kalsitnya lebih besar dari 90 %. Marmer yang berwarna abu-abu dihasilkan dari kandungan grapit pada batuan tersebut, pink dan merah akibat adanya kandungan hematit, kuning dan krem sebagai pengaruh dari kandungan limonit. Marmerpun dicirikan pula oleh gores arah jarus dan lapisan grapit atau silikat gelapnya. Berdasarkan besar butirnya, tekstur berkisar dari halus hingga kasar. Sifat sifat lainnya yang berpengaruh terhadap kualitas marmer adalah porositas, kekuatan regangan dan kekuatan terhadap cuaca.
Marmer atau dikenal pula dengan sebutan batu pualam merupakan batuan hasil proses metamorfosa atau malihan dari batuan asalnya yaitu batukapur. Pengaruh temperatur dan tekanan yang dihasilkan oleh gaya endogen kan menyebabkan terjadinya kristalisasi kembali pada batuan tersebut membentuk berbagai foliasi mapun non foliasi.
Akibat rekristalisasi tersebut akan menghilangkan struktur asal batuan tersebut tetapi akan membentuk tekstur baru, keteraturan butir. Pembentuk mineral ini di Indonesia yang sudah ditemukan adalah sekitar 30 – 60 juta tahun yang lalu atau berumur Kwarter hingga Tersier.
Zeolit alam merupakan senyawa alumina-silikat terhidrasi yang secara fisik dan kimia memiliki daya sebagai bahan penyerap (adsorpsi), penukar kation, dan katalis.
Mineral-mineral yang termasuk dalam grup zeolit pada umumnya dijumpai dalam batuan tufa yang terbentuk dari hasil sedimentasi debu vulkanik setelah mengalami proses alterasi.
Secara geologi, endapan zeolit terbentuk karena proses sedimentasi debu vulkanik pada lingkungan danau yang bersifat alkali (air asin), proses disgenetik (metamorfosa tingkat rendah), dan proses didrotermal.
a. Endapan sedimen vulkanik
Endapan jenis ini dicirikan oleh zona mineralogi secara lateral akibat perubahan komposisi air danau, yaitu mulai dari indikasi debu vulkanik yang tidak teralterasi dan tersingkap pada batas cekungan danau, diikuti oleh zona zeolit non-analsimik, dan akhirnya terbentuk zona natrium felspar ditengah cekungan. Strukturnya sangat sederhana, dengan ketebalan hingga beberapa meter. Daerah penyebaran cukup luas dan mempunyai konsentrasi tinggi untuk jenis mineral zeolit tertentu.
Secara umum, dijumpai di daerah yang bersifat asam dan kering, yang terdapat mineral klinoptilolit, erionit, khabazit, dan fillipsit.
b. Endapan Zeolit yang Berasal dari Hasil alterasi Air Tanah
Endapan jenis ini dicirikan oleh lapisan tufa zeolitik yang tebal. Zona zeolitik yang terbentuk lebih bersifat vertical disebabkan oleh perubahan komposisi kimia sebagai akibat dari reaksi air tanah.
Ketebalan endapan ini dapat mencapai ratusan meter. Mineral yang pada umumnya dijumpai adalah klinoptilolit dan mordenit.
c. Endapan Zeolit Jenis Diagenetik
Endapan jenis ini dicirikan oleh perlapisan sampai ratusan meter dengan pola sebaran sangat luas, namun kandungan mineral zeolit sangat rendah.
Ciri lain jenis endapan ini adalah struktur geologi yang komplek, sebagai akibat proses tektonik. Endapan zeolit ini mengandung mineral heulandit dan laumontit.
d. Endapan Zeolit Hidrothermal
Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh zona mineralisasi klinoptilolit dan morderit pada daerah intrusi yang terdangkal dan terdingin.
Meskipun endapan zeolit jenis ini mempunyai kadar yang tinggi, keterdapatannya di alam sangat terbatas, sehingga kurang begitu ekonomis untuk ditambang.
2.2 Mineralogi
Zeolit alam merupakan senyawa alumino-silikat terhidrasi, dengan unsur untama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah. Senyawa ini berstruktur tiga dimensi dan mempunyai pori yang dapat diisi oleh molekul air. Rumus empiris zeolit alam adalah :
M2/nO.Al2O3. x (SiO2).yH2O; dengan
M : kation alkali atau alkali tanah,
n : valensi kation,
x : suatu harga dari 2 – 10
y : suatu harga dari 2 – 7
Sebagai contoh, formula unit sel dari klinoptilolit merupakan mineral zeolit paling umum dijumpai, yaitu :
(Na, K)2O.Al2O3.10SiO2.8H2O
atau dapat ditulis :
(Na3K3)(Al6Si30O72).24H2O
Ion Na+ dan K+ merupakan kation yang dapat dipertukarkan, sedangkan atom Al dan Si merupakan struktur kation dan oksigen akan membentuk struktur tetrahedron pada zeolit. Molekul-molekul air yang terdapat dalam zeolit merupakan molekul yang mudah lepas.
Zeolit alam terbentuk dari reaksi antara batuan tufa asam berbutir halus dan bersifat rhyiolitik dengan air pori atau air meteorik.
Komponen utama pembangunan struktur zeolit adalah struktur bangun primer (SiO4)4- yang mampu membentuk struktur tiga dimensi. Muatan listrik yang dimiliki oleh kerangka zeolit, baik yang terdapat dipermukaan maupun di dalam pori menyebabkan zeolit dapat berperan sebagai penukar kation, penyerap, dan katalis.
Pori-pori terbentuk dengan cara pengusiran air pada pemanasan di atas 100 oC. Keadaaan itu memungkinkan zeolit dapat penyerap molekul-molekul yang bergaris tengah lebih kecil dari pori-pori zeolit tersebut. Kandungan air yang terperangkap dalam rongga zeolit biasanya antara 10 – 35 %.
Perbandingan antara atom Si dan Al yang bervariasi akan menghasilkan banyak jenis atau spesies zeolit yang terdapat di alam. Sampai saat ini telah ditemukan lebih dari 50 jenis zeolit. Namun mineral pembentuk zeolit terbesar hanya ada sembilan jenis, yaitu analsim, khabazit, klinoptilolit, erionit, mordenit, ferrierit, heulandit, laumontit, dan fillipsit (Tabel 1).
Di Indonesia, jenis mineral zeolit yang terbanyak adalah klinoptilolit dan mordenit.
Struktur kristal zeolit membentuk suatu kerangka tetrahedron berantai dalam bentuk tiga dimensi. Pada kristal zeolit, kedudukan atom pusat tetrahedron ditempati oleh atom Si dan Al, sedangkan atom-atom oksigen berada pada sudut-sudutnya.
Kedudukan atom Al dalam posisi tetrahedron perlu tambahan muatan positif sebagai penetral muatan listrik, seperti kation logam alkali atau alkali tanah. Keadaan itu menyebabkan zeolit dapat bersifat sebagai penukar kation. Sementara pori-pori yang tedapat di dalam struktur kristal zeolit diisi oleh molekul air. Pada umumnya pori-pori tersebut mencapai 20 – 30% dari total volume kristal.
Struktur kristal zeolit mempunyai sifat hidrofoik serta memperlihatkan sifat afinitas yang sangat kuat terhadap molekul air. Dengan demikian semua aplikasi penyerapan dan reaksi-reaksi lainnya memerlukan proses dehidrasi terlebih dahulu untuk mencapai kondisi bebas air. Perlu diketahui bahwa semua proses penyerapan, katalis dan penukaran kation terjadi di dalam struktur kristal zeolit ini.
Secara garis besar, struktur zeolit dibangun dalam tiga bagian utama, yaitu (Gambar 1) :
Unit bangun primer (TO4), yaitu tetrahedro dari empat oksigen dengan atom pusat tetrahedra (T) adalah Si4+ dan Al 3+. Semua atom oksigen mengambil bagian di antara dua tetrahedra, (TO2)n.
Unit bangun sekunder, yaitu susunan tetrahedra yang membentuk cincin, seperti cincin tunggal berbentuk lingkar empat, enam, delapan atau berbentuk kubus serta cincin ganda lingkar empat, prisma heksagonal atau gabungan dari dua cincin lingkar empat.
Polihedra besar yang simetri dan tersusun atas kudung oktahedra, 11 hedra atau unit ganelimit.
Berdasarkan sifat kimianya, bentonit dibedakan menjadi dua, yaitu sodium (Na) dan Calsium (Ca) bentonit. Pemakai utama Na-bentonit adalah untuk lumpur bor dalam kegiatan pemboran. Sementa- ra Ca-bentonit dipakai sebagai penyerap (penjernih) di industri minyak goreng.
Secara umum, mula-jadi endapan bentonit ada empat macam, yaitu hasil pelapukan, hydrothermal, transformasi, dan sedimentasi.
Endapan hasil pelapukan;
Faktor pembentukan endapan ben-tonit hasil pelapukan adalah kondisi komposisi mineral batuan, komposisi kimia dari air, dan daya lalu air pada batuan asal. Yang terakhir ini dapat dikemukakan sebagai : iklim, berbagai relief dan tumbuh-tumbuhan yang berada di atas batuan.
Pembentukan bentonit hasil pelapukan adalah akibat reaksi antara ion-ion hidrogen (H+) dalam air tanah dengan senyawa silikat. Ion H+ tersebut berasal dari asam karbon akibat pembusukan zat-zat organik di dalam tanah.
Mineral penting saat pembentukan lempung adalah plagioklas, kalium-feldspar, biotit, muskovit, sedikit kandungan senyawa alumina dan ferro- magnesia. Plagioklas sangat reaktif, berjumlah banyak dan sumber utama dari kation dan silika dalam air tanah.
Larutan hydrotermal
Larutan hydrotermal merupakan larutan bersifat asam dengan kandungan klorida, belerang, karbon dioksida dan silika. Komposisi larutan berubah karena ada reaksi dengan batuan gamping menjadi larutan alkali yang bersifat basa, lalu terbawa keluar dan akan tetap bertahan selama unsur alkali dan alkali tanah tetap terbentuk akibat penguraian batuan asal.
Pada alterasi hydrotermal relatif lemah, mineral-mineral asal menentukan hasil alterasi tersebut. Pada alterasi sangat lemah, mineral-mineral yang kaya dengan unsur magnesium cenderung membentuk klorit. Pada alterasi lemah, adanya unsur alkali dan alkali tanah akan membentuk monmorilonit kecuali kalium, mika, feromagnesia dan feldspar. Monmorillonit terjadi karena adanya unsur magnesium.
Endapan transformasi
Endapan bentonit hasil transformasi/ devitrifikasi debu gunung api terjadi dengan sempurna apabila debu diendapkan di dalam cekungan seperti danau atau laut. Mineral gelas gunung api lambat laun akan mengalami devitrifikasi.
Endapan sedimen
Monmorilonit bisa juga terjadi sebagai endapan sedimen dalam kondisi basa (alkalin). Mineral hasil sedimentasi terbentuk dalam cekungan dan bersifat basa dan tidak berasosiasi dengan tufa, seperti atapulgit, sepiolit, mon-morillonit, karbonat, silika pipih, fosfat laut dan sebagainya. Lingkungan ini banyak mengandung larutan silika yang terendapkan dalam bentuk flint, kristobalit, atau senyawa alumunium dan magnesium.
Secara umum, Ca-bentonit terjadi dari alterasi mineral dalam batuan beku dan metamorfik yang biasanya ter-dapat dekat dengan permukaan. Hal ini disebabkan ion Na+ dalam lempung bentonit bersifat tidak mantap dan mudah diganti oleh ion Ca+, dan juga ion H+ pada tingkat pelapukan selanjutnya. Sebaliknya, Keberadaan Na-bentonit di daerah tropis hanya dijumpai pada tempat dalam yang mengalami proses pelapukannya tidak berkepanjangan.
Mineralogi
Bentonit adalah istilah lempung mon-morillonit dalam dunia perdagangan dan termasuk kelompok dioktohedral. Penamaan jenis lempung tergantung dari penemu atau peneliti, misal ahli geologi, mineralogi, mineral industri dan lain-lain.
Dalam keadaan awal, Na-bentonit berkemampuan tinggi untuk menyerap warna dan dapat ditingkatkan lagi dengan melalui proses pengolahan dan pemanasan.
Bentonit dapat dibagi menjadi 2 golongan berdasarkan kandungan alu-munium silikat hydrous, yaitu activated clay dan fuller’s Earth. Activated clay adalah lempung yang kurang memiliki daya pemucat, tetapi daya pemucatnya dapat ditingkatkan melalui pengolahan tertentu. Sementara itu, fuller’s earth digunakan di dalam fulling atau pembersih bahan wool dari lemak. Berdasarkan tipenya, bentonit dibagi menjadi dua, yaitu :
a. Tipe Wyoming (Na-bentonit – Swelling bentonite)
Na bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Dalam keadaan kering berwarna putih atau cream, pada keadaan basah dan terkena sinar matahari akan berwarna mengkilap. Perbandingan soda dan kapur tinggi, suspensi koloidal mempunyai pH: 8,5-9,8, tidak dapat diaktifkan, posisi pertukaran diduduki oleh ion-ion sodium (Na+).
Penggunaan yang utama adalah untuk lumpur (bor) pembilas dalam kegiatan pemboran, pembuatan pellet biji besi, penyumbat kebocoran bendungan/kolam.
b. Mg, Ca-bentonit - non swelling bentonite)
Tipe bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi di dalam air, tetapi secara alami atau setelah diaktifkan mempunyai sifat menghisap yang baik. Perbandingan kandungan Na dan Ca rendah, suspensi koloidal memiliki pH: 4-7. Posisi pertukaran ion lebih banyak diduduki oleh ion-ion kalsium dan magnesium. Dalam keadaan kering bersifat rapid slaking, berwarna abu-abu, biru, kuning, merah dan coklat. Penggunaan bentonit dalam proses pemurnian minyak goreng perlu aktivasi terlebih dahulu.
Kata felspar diserap dari feldspar yang menurut Deer dkk (1966) berasal dari dua kata dalam bahasa Swedia: feldt atau fält yang berarti medan dan spath yang bermakna pecahan batuan dalam batuan granit. Pengertian spar lebih diperjelas lagi oleh Castle dan Gilson (1960) yang mengutip istilah spat dalam bahasa Jerman dan mengacu kepada setiap mineral transparan atau translusen berkarakter bidang belah. Pada awalnya istilah spar digunakan untuk menamakan setiap mineral selain dari felspar itu sendiri seperti kepada barit, kalsit dan fluorit (Rogers dan Neal, 1975). Sebagai contoh istilah barium felspar – walaupun jarang dan tidak mempunyai nilai ekonomis – adalah benar; dalam hal ini pengertian felspar untuk keperluan komersial hanya mengacu kepada 3 mineral silikat yang mempunyai formula K3AlSi3O8 (ortoklas atau mikroklin), NaAlSi3O8 (albit) dan CaAl2Si2O8 (anortit). Dua yang terahir adalah mineral-mineral yang termasuk ke dalam kelompok plagioklas. Di alam ketiganya hampir tidak ditemukan dalam bentuk murni tetapi terdapat bersamaan secara melimpah.
Mineral pembentuk batuan dibedakan atas mineral mafik dan felsik; yang pertama mengacu kepada mineral-mineral feromagnesian berupa mineral-mineral silikat mengandung unsur besi (Fe) dan atau magnesium (Mg) sebagai unsur dominan. Mineral mafik dikelompokkan menjadi olivin, hipersten, augit, hornblende, dan biotit. Warna mineral-mineral tersebut umumnya gelap (hijau gelap, coklat atau hitam). Felsik (akronim dari felspar – silika) digunakan untuk mineral-mineral silikat berwarna lebih terang seperti kuarsa, felspar dan felspatoid. Batuan yang mempunyai komposisi mineral mafik lebih dominan disebut batuan basa sebaliknya bila komposisi mineral felsik lebih abnyak di sebut batuan asam, sedangkan batuan dengan komposisi mineral mafik dan felsik seimbang digolongkan ke dalam batuan intermedien
Mula Jadi
Terbentuk dari proses kristalisasi magma, felspar biasanya berasosiasi dengan batuan granitis dan metamorfis, paling umum dijumpai pada korok pegmatis. Pegmatit yang mempunyai nilai komersial umumnya mempunyai bentuk seperti lensa dengan panjang bervariasi dari 0,3 sampai 1500 m. Karena terbentuk langsung dari proses kristalisasi magma, jenis felspar ini disebut felspar primer, berukuran kasar dan terdapat berasosiasi dengan kuarsa. Kehadiran kuarsa ini bersifat pengotor yang harus dipisahkan pada saat pengolahan. Untuk keperluan komersial, felspar primer harus mempunyai kadar alkali total (K2O + Na2O) > 10%.
Selain felspar primer, terdapat pula jenis lain yang digolongkan ke dalam felspar diagenetis dan aluvial. Kedua jenis felspar di atas adalah felspar sekunder. Yang pertama terbentuk karena proses diagenesis sedimen piroklastik halus asam yang terendapkan dalam lingkungan air lakustrin, yang berasosiasi dengan cekungan sedimen tersier, umumnya endapan bentonit atau zeoilit, felspar diagenetis mempunyai kadar alkali total (K2O + Na2O) relatif rendah (5%). Felspar aluvial terjadi sebagai akibat rombakan batuan granit dan batuan asam lainnya. Kadar alkali total berkisar antara 5- 10%. Kedua jenis felspar banyak terkandung mineral ikutan, seperti mika, hematit, tourmalin, garnet dan kuarsa (Hardjatmo dkk, 1992).
Mineralogi
Sebagai mineral silikat pembentuk batuan, felspar mempunyai kerangka struktur tektosilikat yang menunjukkan 4 (empat) atom oksigen dalam struktur tetrahedra SiO2 yang dipakai juga oleh struktur tetrahedra lainnya. Kondisi ini menghasilkan kisi-kisi kristal seimbang terutama bila ada kation-kation lain yang masuk ke dalam struktur tersebut seperti penggantian silikon oleh aluminium.
Terlepas dari bentuk strukturnya, apakah triklin atau monoklin, felspar secara kimiawi dibagi menjadi empat kelompok mineral yaitu kalium felspar (KAlSi3O8), natrium felspar (NaAlSi3O8), kalsium felspar (CaAl2Si2O8) dan barium felspar (Ba Al2Si2O8) sedangkan secara mineralogi felspar dikelompokkan menjadi plagioklas dan K-felspar. Plagioklas merupakan seri yang menerus suatu larutan padat tersusun dari variasi komposisi natrium felspar dan kalsium felspar.
Kelompok felspar mempunyai struktur kristal triklin, terdiri dari Na-plagioklas murni (albit, disingkat Ab) sampai Ca-plagioklas murni (anortit, disingkat An). Whiten dan Brooks (1972) secara diagram mengelompokkan plagioklas sebagai berikut:
Plagioklas felspar hampir selalu memperlihatkan kenampakan melidah yang kembar (lamellar twinning) bila sayatan tipis mineral tersebut dilihat secara mikroskopis. Sifat optis yang progresif sejalan dengan berubahnya komposisi mineralogi memudahkan dalam identifikasi mineral-mineral felspar yang termasuk ke dalam kelompok plagioklas tersebut. Na-plagioklas banyak ditemukan dalam batuan kaya unsur alkali (granit, sienit). Andesin dan oligoklas terdapat pada batuan intermediate seperti diorit sedangkan labradorit, bitownit dan anortit biasanya sebagai komponen batuan basa (gabro) dan anortosit.
Mineral yang termasuk kelompok K-felspar diklasifikasikan berdasarkan suhu ristalisasinya, mulai dari sanidin (suhu tinggi), ortoklas, mikroklin sampai adu-laria (suhu rendah). Keempat mineral mempunyai rumus kimia sama yaitu KAlSi3O8 dan (terutama) ditemukan pada batuan beku asam seperti granit dan sienit, selain itu ditemukan pula pada batuan metamorfosis dan hasil re-work pada batuan sedimen.
Andesit termasuk jenis batuan beku kategori menengah sebagai hasil bentukan lelehan magma diorit. Nama andesit sendiri diambil berdasarkan tempat ditemukan, yaitu di daerah Pegunungan Andes, Amerika Selatan. Peranan bahan galian ini penting sekali di sektor konstruksi, terutama dalam pembangunan infrastruktur, seperti jalan raya, gedung, jembatan, saluran air/irigasi dan lainnya. Dalam pemanfaatannya dapat berbentuk batu belah, split dan abu batu. Sebagai negara yang sedang membangun, Indonesia membutuhkan bahan galian ini yang terus setiap tahun.
Mula Jadi
Jenis magma diorit merupakan salah satu magma terpenting dalam golongan kapur alkali sebagai sumber terbentuknya andesit. Lelehan magma tersebut merupakan kumpulan mineral silikat yang kemudian menghablur akibat pendinginan magma pada temparatur antara 1500 – 2500 C membentuk andesit berkomposisi mineral felspar plagioklas jenis kalium felspar natrium plagioklas, kuarsa, felspatoid serta mineral tambahan berupa hornblenda, biotit dan piroksen.
Andesit bertekstur afanitik mikro kristalin dan berwarna gelap.
Mineralogi
Mineral yang ada dalam andesit ini berupa kalium felspar dengan jumlah kurang 10% dari kandungan felspar total, natrium plagioklas, kuarsa kurang dari 10%, felspatoid kurang dari 10%, hornblenda, biotit dan piroksen. Penamaan andesit berdasarkan kepada kandungan mineral tambahannya yaitu andesit hornblenda, andesit biotit dan andesit piroksen.
Sifat Kimia dan Fisika
Komposisi kimia dalam batuan andesit terdiri dari unsur-unsur, silikat, alumunium, besi, kalsium, magnesium, natrium, kalium, titanium, mangan, fosfor dan air. Prosentasi kandungan unsur-unsur tersebut sangat berbeda di beberapa tempat. Sebagai contoh, dalam Tabel 1., diperlihatkan komposisi kimia yang terdapat di Desa Kalirejo, Propinsi Daerah Istimewa Yogyakarta.
Andesit berwarna abu-abu kehitaman, sedangkan warna dalam keadaan lapuk berwarna abu-abu kecoklatan. Berbutir halus sampai kasar, andesit mempunyai kuat tekan berkisar antara 600 – 2400 kg/cm2 dan berat jenis antara 2,3 – 2,7, bertekstur porfiritik, keras dan kompak.
Tabel 1. Komposisi kimia Andesit
Senyawa Komposisi (%)
SiO2 47,55
Al2O3 18,37
Fe2O3 8,19
CaO 7,11
MgO 2,25
Na2O 1,70
K2O 2,16
TiO2 0,59
MnO 0,22
P2O5 0,30
H2O 0,52
Mineral dan Batuan
Di pagi yang masih berkabut, driller saya pulang dari rig setelah kerja shift malam. “ Wah batunya jelek sekali Pak ! Cuma dapat meteran dikit, “ selorohnya.
Dalam kamusnya para driller, formasi batuan yang mereka bor hanya ada 2 istilah; bagus untuk dibor dan susah untuk dibor.
Pengetahuan tentang batuan beserta karakteristiknya sedikit banyak akan sangat membantu kita dalam operasi pengeboran yang sedang dilakukan.
Mineral pada umumnya didefinisikan sebagai benda padat berbentuk kristal yang terbentuk secara alami dan biasanya melalui proses inorganic (Simon & Shuster’s Guide to Rocks and Minerals). Sebuah mineral memiliki sifat-sifat fisik yang homogen. Oleh karena itulah, ada dua bagian dari suatu mineral tertentu yang memiliki sifat-sifat fisik sama. Contoh mineral misalnya kuarsa, feldspar, olivine, piroksin dsb. Jadi mineral merupakan bahan pembentuk batuan.
Batuan adalah kumpulan dari satu atau lebih mineral yang umumnya berbentuk non kristalin.
Di alam, batuan dibagi menjadi 3 jenis, yaitu: Batuan Beku (igneous rocks); batuan sedimen (sedimentary rocks) dan batuan metamorf (metamorphic rocks).
1. Batuan Beku (igneous rocks). Batuan ini terbentuk melalui proses pembekuan magma. Magma adalah massa silikat yang cair dan panas, kaya akan unsur-unsur volatile(tdk tetap/mudah berubah sewaktu-waktu dgn cepat) dan terbentuk jauh didalam bumi. Magma, umumnya bersifat basaltik yang keluar ke permukaan bumi (bisa melalui kepundan gunung berapi) kemudian membeku (disebut batuan vulkanik atau ekstrusif),magma yang menerobos rekahan-rekahan lapisan bumi dan membeku didalamnya pada kedalaman tertentu (disebut batuan hypabyssal). Ada juga batuan beku yang teksturnya kasar disebut batuan plutonik atau batuan intrusive yang ditemukan pada lapisan bumi yang lebih dalam.
Contoh batuan beku:
-Batuan beku vulkanik/ektrusive, mis; rhyolite, andesite, dacite, basalt
-Batuan beku hypabyssal, mis; granite porphyry, diorite porphyry, diabase, pegmatite
-Batuan beku plutonik/intrusive, mis; granite, granodiorite, diorite, norite, gabbro
2. Batuan Sedimen (Sedimentary rocks). Batuan jenis ini berasal dari pelapukan batuan yang sudah ada sebelumnya, baik dari batuan beku, batuan metamorf ataupun batuan sediment itu sendiri yang kemudian mengalami pengendapan dan pengerasan.
Contoh batuan sediment; batupasir (sandstone), breksi (breccia), konglomerat (conglomerate), batu gamping (limestone), batu serpih (shale), batu lanau (siltsone)
3. Batuan Metamorf ( Metamorphic rocks ). Batuan ini berasal dari batuan beku, atau batuan sedimen, atau batuan metamorf yang mengalami perubahan total, baik komposisi kimia maupun sifat-sifat fisiknya akibat adanya panas dan tekanan yang dialaminya sehingga membentuk batuan baru.
Contoh batuan metamorf; phyllite, gneiss, mica schist, amphibolite, marble (batu marmer), hornfels. Skarn.
Sifat-sifat fisik yang dilakukan untuk observasi tersebut diantaranya adalah:
Warna dan impurities,
1. Jenis ukuran butiran,
2. Cleavage,
3. Luster,
4. Tempat atau lokasi ditemukan (topografi, jenis tanah. dll),
5. Kekerasan yang di lihat dari uji gores makro (Mohs scale)
6. Jenis batuannya (rock type)
A. Jenis Batu (rock type)
Identifikasi dengan analisa makro terhadap tiga jenis batuan tersebut dapat dipelajari dari kondisi dan bentuk fisik dari batu-batuan itu yaitu:
Batuan igneous yaitu jenis-jenis batuan yang memiliki sedikit lapisan (layer) dan tekstur (textures), kebanyakan berwarna hitam, putih atau mineral abu-abu dan dapat meyerupai lava beku.
Batuan sedimen yaitu jenis batuan yang diidentifikasi dengan adanya lapisan-lapisan yang berpasir (sandy) atau berbatu tanah liat (clayey rocks/strata), mudah terbelah pada lapisannya, kebanyakan berwarna coklat dan abu-abu, memiliki tanda fossil dan tanda air atau tanda angin.
Batuan metamorfosa diidentifikasi dengan terlihatnya lapisan-lapisan (layers) mineral yang terang dan gelap (foliation), biasanya berat, terdiri dari macam-macam warna dan glittery dari mika.
B. Jenis ukuran butiran (grain size)
Batuan dan mineral juga dapat diidentifikasi secara makro dengan mengamati jenis butiran (grain size). Jenis ukuran butiran memiliki dua nilai ukur yaitu butiran kasar (coarse) yang dapat dilihat dengan mata dan dapat diidentifikasi menggunakan kaca pembesar, dan butiran halus (fine) yang tidak kelihatan dengan mata telanjang dan tidak dapat dilihat dengan hanya menggunakan kaca pembesar.
C. Jenis kekerasan (hardness)
Jenis kekerasan (hardness) memiliki tiga kategori kekerasan yaitu jenis batu keras (hard) menggores kaca (glass) yang biasanya menandakan mineral kuarsa atau feldspar, (kekerasan Mohs 6-7 dan keatas), jenis batu kurang keras (soft) tidak dapat menggores kaca tetapi dapat menggores kuku jari (kekerasan Mohs 3-5), jenis batu sangat tidak keras (very soft) yang dapat digores oleh kuku jari (kekerasan Mohs 1-2). Semua batuan igneous adalah jenis batu keras (hard).
Kekerasan diukur dengan menggunakan skala Mohs. Skala Mohs diperkenalkan oleh Friedrich Mohs pada tahun 1812. Sampai saat ini skala Mohs masih digunakan dan sangat bermanfaat dalam mengidentifikasi mineral secara makro. Dibawah ini adalah sepuluh (10) mineral standar dalam skala Mohs.
1. Talc
2. Gypsum
3. Calcite
4. Fluorite
5. Apatite
6. Feldspar
7. Quartz
8. Topaz
9. Corundum
10. Diamond
Penggunaan skala Mohs adalah dengan menggunakan standar mineral-mineral tersebut diatas dengan menggoreskannya dengan jenis mineral yang akan diidentifikasi. Mineral yang dapat menggoreskan mineral yang lain adalah lebih keras, dan apabila kedua mineral sama-sama tergores maka keduanya adalah mineral yang memiliki kekerasan yang sama. Skala kekerasan Mohs adalah relatif, tetapi untuk tujuan identifikasi makro sudah sangat mencukupi syarat. Kekerasan adalah salah satu cara untuk mengidentifikasi mineral secara makro selain daripada mengidentifikasi sifat-sifat lain seperti yang telah disebutkan diatas. Uji gores untuk menganalisa secara makro juga dapat dilakukan dengan menggunakan bahan abrasif (abrasive materials) seperti kertas pasir (sandy paper). Apabila mineral tersebut tergores maka sudah jelas kekerasannya ada dibawah kuarsa karena kebanyakan kertas pasir dibuat dari bahan kuarsa sebagai material abrasifnya.
D. Cahaya
Identifikasi makro yang dilakukan untuk melihat warna dan impuritis dari fisik luar jenis mineral tertentu akan menggunakan alat-alat seperti senter (light/torch), kamera digital (digital camera), dan lain-lain. Lampu atau cahaya digunakan untuk melihat tingkat transparansi suatu mineral tertentu, apakah mineral itu tembus cahaya (transparence) ataupun tidak (opaque).
[ Read More ]
I. MINERAL UTAMA (Essensial Mineral)
Mineral-mineral ini terbentuk langsung dari kristalisasi magma dan kehadirannya sangat menentukkan dalam penamaan batuan. mineral utama dapat dilihat dari deret bowen series(1928).
Deret Bowen menggambarkan secara umum urutan kristalisasi suatu mineral sesuai dengan penurunan suhu [bagian kiri] dan perbedaan kandungan magma [bagian kanan], dengan asumsi dasar bahwa semua magma berasal dari magma induk yang bersifat basa.
Bagan serial ini kemudian dibagi menjadi dua cabang; kontinyu dan diskontinyu.
Continuous branch [deret kontinyu]
Deret ini dibangun dari mineral feldspar plagioklas. Dalam deret kontinyu, mineral awal akan turut serta dalam pembentukan mineral selanjutnya. Dari bagan, plagioklas kaya kalsium akan terbentuk lebih dahulu, kemudian seiring penurunan suhu, plagioklas itu akan bereaksi dengan sisa larutan magma yang pada akhirnya membentuk plagioklas kaya sodium. Demikian seterusnya reaksi ini berlangsung hingga semua kalsium dan sodium habis dipergunakan. Karena mineral awal terus ikut bereaksi dan bereaksi, maka sangat sulit sekali ditemukan plagioklas kaya kalsium di alam bebas.
Bila pendinginan terjadi terlalu cepat, akan terbentuk zooning pada plagioklas [plagioklas kaya kalsium dikelilingi plagioklas kaya sodium].
Discontinuous branch [deret diskontinyu]
Deret ini dibangun dari mineral ferro-magnesian sillicates. Dalam deret diskontinyu, satu mineral akan berubah menjadi mineral lain pada suhu tertentu dengan melakukan melakukan reaksi terhadap sisa larutan magma. Bowen menemukan bahwa pada suhu tertentu, akan terbentuk olivin, yang jika diteruskan akan bereaksi kemudian dengan sisa larutan magma, membentuk pyroxene. Jika pendinginan dlanjutkan, akan dikonversi ke pyroxene,dan kemudian biotite [sesuai skema]. Deret ini berakhir ketika biotite telah mengkristal, yang berarti semua besi dan magnesium dalam larutan magma telah habis dipergunakan untuk membentuk mineral.
Bila pendinginan terjadi terlalu cepat dan mineral yang telah ada tidak sempat bereaksi seluruhnya dengan sisa magma, akan terbentuk rim [selubung] yang tersusun oleh mineral yang terbentuk setelahnya. Tulisan ini saya ambil dari http://apitnoparagon.wordpress.com/2010/01/21/deret-reaksi-bowen-bowens-reaction-series/.
Berdasarkan warna mineral, dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu,
I.I Mineral Felsik ( mineral-mineral berwarna terang )
Kelompok Plagioklas ( Anortit, bitownit, Labradorit, Andesin, oligoklas, Albit)
kelompok Alkali Feldspar (ortoklas, Mikrolin, Anortoklas, Sanidin)
Kelompok Feldspatoid (Leusit, Nefelin, Sodalit)
Kuarsa
Muskovit
Kelompok plagioklas dan kelompok alkali feldspar sering disebut kelompok feldspar. catatan : Tidak semua mineral felsik berwarna terang tetapi ada mineral felsik yang berwarna gelap yaitu, obsidian. Mineral yang berwarna terang disebabkan banyaknya kandungan SiO2 dan jarang mengandung Fe dan Mg
I.2 Mineral Mafik (mineral yang berwarna gelap)
Olivin (Forsterite dan Fayalite)
Piroksen, dibagi menjadi dua kelompok yaitu Orto Piroksen (Piroksen tegak) dan klino piroksen (piroksen miring). Orto piroksen antara lain; Enstatite dan Hypersten. Klino piroksen antara lain; Diopsit, Augit, Pigeonit, Aigirin, Spodemen, Jadeit.
Amfibol (Hornblande, Labprobolit, Riebeokit, Glukofan)
Biotit.
II. Mineral Tembahan ( Accessory Minerals)
Adalah mineral-mineral yang terbentuk oleh kristalisasi magma, terdapat dalam jumlah yang sedikit (kurang dari 5%). kehadirannya tidak menentukan nama batuan. Contoh dari mineral tambahan ini antara laian : ZIRKON, MAGNESIT, HEMATIT, PYRIT, RUTIL APATIT, GARNET,SPHEN.
III. Mineral Sekunder (Secondary Minerals)
Merupakan mineral-mineral ubahan dari mineral utama, dapat dari hasil pelapukan, reaksi hidrotermal maupun hasil metamorfosisme terhadap mineral utama. contoh dari mineral sekunder antara lain; SERPENTIN, KALSIT, SERISIT, KALKOPIRIT, KAOLIN, KLORIT, PIRIT.
Marmer umumnya tersusun oleh mineral kalsit dengan kandungan mineral minor lainya adalah kuarsa, mika, klhorit, tremolit, dan silikat lainnya seperti graphit, hematit, dan limonit. Nilai komersil marmer bergantung kepada warna dan tekstur. Marmer yang berkualitas sangat tinggi adalah berwarna putih sangat jernih, sebab kandungan kalsitnya lebih besar dari 90 %. Marmer yang berwarna abu-abu dihasilkan dari kandungan grapit pada batuan tersebut, pink dan merah akibat adanya kandungan hematit, kuning dan krem sebagai pengaruh dari kandungan limonit. Marmerpun dicirikan pula oleh gores arah jarus dan lapisan grapit atau silikat gelapnya. Berdasarkan besar butirnya, tekstur berkisar dari halus hingga kasar. Sifat sifat lainnya yang berpengaruh terhadap kualitas marmer adalah porositas, kekuatan regangan dan kekuatan terhadap cuaca.
Marmer atau dikenal pula dengan sebutan batu pualam merupakan batuan hasil proses metamorfosa atau malihan dari batuan asalnya yaitu batukapur. Pengaruh temperatur dan tekanan yang dihasilkan oleh gaya endogen kan menyebabkan terjadinya kristalisasi kembali pada batuan tersebut membentuk berbagai foliasi mapun non foliasi.
Akibat rekristalisasi tersebut akan menghilangkan struktur asal batuan tersebut tetapi akan membentuk tekstur baru, keteraturan butir. Pembentuk mineral ini di Indonesia yang sudah ditemukan adalah sekitar 30 – 60 juta tahun yang lalu atau berumur Kwarter hingga Tersier.
Zeolit alam merupakan senyawa alumina-silikat terhidrasi yang secara fisik dan kimia memiliki daya sebagai bahan penyerap (adsorpsi), penukar kation, dan katalis.
Mineral-mineral yang termasuk dalam grup zeolit pada umumnya dijumpai dalam batuan tufa yang terbentuk dari hasil sedimentasi debu vulkanik setelah mengalami proses alterasi.
Secara geologi, endapan zeolit terbentuk karena proses sedimentasi debu vulkanik pada lingkungan danau yang bersifat alkali (air asin), proses disgenetik (metamorfosa tingkat rendah), dan proses didrotermal.
a. Endapan sedimen vulkanik
Endapan jenis ini dicirikan oleh zona mineralogi secara lateral akibat perubahan komposisi air danau, yaitu mulai dari indikasi debu vulkanik yang tidak teralterasi dan tersingkap pada batas cekungan danau, diikuti oleh zona zeolit non-analsimik, dan akhirnya terbentuk zona natrium felspar ditengah cekungan. Strukturnya sangat sederhana, dengan ketebalan hingga beberapa meter. Daerah penyebaran cukup luas dan mempunyai konsentrasi tinggi untuk jenis mineral zeolit tertentu.
Secara umum, dijumpai di daerah yang bersifat asam dan kering, yang terdapat mineral klinoptilolit, erionit, khabazit, dan fillipsit.
b. Endapan Zeolit yang Berasal dari Hasil alterasi Air Tanah
Endapan jenis ini dicirikan oleh lapisan tufa zeolitik yang tebal. Zona zeolitik yang terbentuk lebih bersifat vertical disebabkan oleh perubahan komposisi kimia sebagai akibat dari reaksi air tanah.
Ketebalan endapan ini dapat mencapai ratusan meter. Mineral yang pada umumnya dijumpai adalah klinoptilolit dan mordenit.
c. Endapan Zeolit Jenis Diagenetik
Endapan jenis ini dicirikan oleh perlapisan sampai ratusan meter dengan pola sebaran sangat luas, namun kandungan mineral zeolit sangat rendah.
Ciri lain jenis endapan ini adalah struktur geologi yang komplek, sebagai akibat proses tektonik. Endapan zeolit ini mengandung mineral heulandit dan laumontit.
d. Endapan Zeolit Hidrothermal
Endapan zeolit jenis ini dicirikan oleh zona mineralisasi klinoptilolit dan morderit pada daerah intrusi yang terdangkal dan terdingin.
Meskipun endapan zeolit jenis ini mempunyai kadar yang tinggi, keterdapatannya di alam sangat terbatas, sehingga kurang begitu ekonomis untuk ditambang.
2.2 Mineralogi
Zeolit alam merupakan senyawa alumino-silikat terhidrasi, dengan unsur untama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah. Senyawa ini berstruktur tiga dimensi dan mempunyai pori yang dapat diisi oleh molekul air. Rumus empiris zeolit alam adalah :
M2/nO.Al2O3. x (SiO2).yH2O; dengan
M : kation alkali atau alkali tanah,
n : valensi kation,
x : suatu harga dari 2 – 10
y : suatu harga dari 2 – 7
Sebagai contoh, formula unit sel dari klinoptilolit merupakan mineral zeolit paling umum dijumpai, yaitu :
(Na, K)2O.Al2O3.10SiO2.8H2O
atau dapat ditulis :
(Na3K3)(Al6Si30O72).24H2O
Ion Na+ dan K+ merupakan kation yang dapat dipertukarkan, sedangkan atom Al dan Si merupakan struktur kation dan oksigen akan membentuk struktur tetrahedron pada zeolit. Molekul-molekul air yang terdapat dalam zeolit merupakan molekul yang mudah lepas.
Zeolit alam terbentuk dari reaksi antara batuan tufa asam berbutir halus dan bersifat rhyiolitik dengan air pori atau air meteorik.
Komponen utama pembangunan struktur zeolit adalah struktur bangun primer (SiO4)4- yang mampu membentuk struktur tiga dimensi. Muatan listrik yang dimiliki oleh kerangka zeolit, baik yang terdapat dipermukaan maupun di dalam pori menyebabkan zeolit dapat berperan sebagai penukar kation, penyerap, dan katalis.
Pori-pori terbentuk dengan cara pengusiran air pada pemanasan di atas 100 oC. Keadaaan itu memungkinkan zeolit dapat penyerap molekul-molekul yang bergaris tengah lebih kecil dari pori-pori zeolit tersebut. Kandungan air yang terperangkap dalam rongga zeolit biasanya antara 10 – 35 %.
Perbandingan antara atom Si dan Al yang bervariasi akan menghasilkan banyak jenis atau spesies zeolit yang terdapat di alam. Sampai saat ini telah ditemukan lebih dari 50 jenis zeolit. Namun mineral pembentuk zeolit terbesar hanya ada sembilan jenis, yaitu analsim, khabazit, klinoptilolit, erionit, mordenit, ferrierit, heulandit, laumontit, dan fillipsit (Tabel 1).
Di Indonesia, jenis mineral zeolit yang terbanyak adalah klinoptilolit dan mordenit.
Struktur kristal zeolit membentuk suatu kerangka tetrahedron berantai dalam bentuk tiga dimensi. Pada kristal zeolit, kedudukan atom pusat tetrahedron ditempati oleh atom Si dan Al, sedangkan atom-atom oksigen berada pada sudut-sudutnya.
Kedudukan atom Al dalam posisi tetrahedron perlu tambahan muatan positif sebagai penetral muatan listrik, seperti kation logam alkali atau alkali tanah. Keadaan itu menyebabkan zeolit dapat bersifat sebagai penukar kation. Sementara pori-pori yang tedapat di dalam struktur kristal zeolit diisi oleh molekul air. Pada umumnya pori-pori tersebut mencapai 20 – 30% dari total volume kristal.
Struktur kristal zeolit mempunyai sifat hidrofoik serta memperlihatkan sifat afinitas yang sangat kuat terhadap molekul air. Dengan demikian semua aplikasi penyerapan dan reaksi-reaksi lainnya memerlukan proses dehidrasi terlebih dahulu untuk mencapai kondisi bebas air. Perlu diketahui bahwa semua proses penyerapan, katalis dan penukaran kation terjadi di dalam struktur kristal zeolit ini.
Secara garis besar, struktur zeolit dibangun dalam tiga bagian utama, yaitu (Gambar 1) :
Unit bangun primer (TO4), yaitu tetrahedro dari empat oksigen dengan atom pusat tetrahedra (T) adalah Si4+ dan Al 3+. Semua atom oksigen mengambil bagian di antara dua tetrahedra, (TO2)n.
Unit bangun sekunder, yaitu susunan tetrahedra yang membentuk cincin, seperti cincin tunggal berbentuk lingkar empat, enam, delapan atau berbentuk kubus serta cincin ganda lingkar empat, prisma heksagonal atau gabungan dari dua cincin lingkar empat.
Polihedra besar yang simetri dan tersusun atas kudung oktahedra, 11 hedra atau unit ganelimit.
Berdasarkan sifat kimianya, bentonit dibedakan menjadi dua, yaitu sodium (Na) dan Calsium (Ca) bentonit. Pemakai utama Na-bentonit adalah untuk lumpur bor dalam kegiatan pemboran. Sementa- ra Ca-bentonit dipakai sebagai penyerap (penjernih) di industri minyak goreng.
Secara umum, mula-jadi endapan bentonit ada empat macam, yaitu hasil pelapukan, hydrothermal, transformasi, dan sedimentasi.
Endapan hasil pelapukan;
Faktor pembentukan endapan ben-tonit hasil pelapukan adalah kondisi komposisi mineral batuan, komposisi kimia dari air, dan daya lalu air pada batuan asal. Yang terakhir ini dapat dikemukakan sebagai : iklim, berbagai relief dan tumbuh-tumbuhan yang berada di atas batuan.
Pembentukan bentonit hasil pelapukan adalah akibat reaksi antara ion-ion hidrogen (H+) dalam air tanah dengan senyawa silikat. Ion H+ tersebut berasal dari asam karbon akibat pembusukan zat-zat organik di dalam tanah.
Mineral penting saat pembentukan lempung adalah plagioklas, kalium-feldspar, biotit, muskovit, sedikit kandungan senyawa alumina dan ferro- magnesia. Plagioklas sangat reaktif, berjumlah banyak dan sumber utama dari kation dan silika dalam air tanah.
Larutan hydrotermal
Larutan hydrotermal merupakan larutan bersifat asam dengan kandungan klorida, belerang, karbon dioksida dan silika. Komposisi larutan berubah karena ada reaksi dengan batuan gamping menjadi larutan alkali yang bersifat basa, lalu terbawa keluar dan akan tetap bertahan selama unsur alkali dan alkali tanah tetap terbentuk akibat penguraian batuan asal.
Pada alterasi hydrotermal relatif lemah, mineral-mineral asal menentukan hasil alterasi tersebut. Pada alterasi sangat lemah, mineral-mineral yang kaya dengan unsur magnesium cenderung membentuk klorit. Pada alterasi lemah, adanya unsur alkali dan alkali tanah akan membentuk monmorilonit kecuali kalium, mika, feromagnesia dan feldspar. Monmorillonit terjadi karena adanya unsur magnesium.
Endapan transformasi
Endapan bentonit hasil transformasi/ devitrifikasi debu gunung api terjadi dengan sempurna apabila debu diendapkan di dalam cekungan seperti danau atau laut. Mineral gelas gunung api lambat laun akan mengalami devitrifikasi.
Endapan sedimen
Monmorilonit bisa juga terjadi sebagai endapan sedimen dalam kondisi basa (alkalin). Mineral hasil sedimentasi terbentuk dalam cekungan dan bersifat basa dan tidak berasosiasi dengan tufa, seperti atapulgit, sepiolit, mon-morillonit, karbonat, silika pipih, fosfat laut dan sebagainya. Lingkungan ini banyak mengandung larutan silika yang terendapkan dalam bentuk flint, kristobalit, atau senyawa alumunium dan magnesium.
Secara umum, Ca-bentonit terjadi dari alterasi mineral dalam batuan beku dan metamorfik yang biasanya ter-dapat dekat dengan permukaan. Hal ini disebabkan ion Na+ dalam lempung bentonit bersifat tidak mantap dan mudah diganti oleh ion Ca+, dan juga ion H+ pada tingkat pelapukan selanjutnya. Sebaliknya, Keberadaan Na-bentonit di daerah tropis hanya dijumpai pada tempat dalam yang mengalami proses pelapukannya tidak berkepanjangan.
Mineralogi
Bentonit adalah istilah lempung mon-morillonit dalam dunia perdagangan dan termasuk kelompok dioktohedral. Penamaan jenis lempung tergantung dari penemu atau peneliti, misal ahli geologi, mineralogi, mineral industri dan lain-lain.
Dalam keadaan awal, Na-bentonit berkemampuan tinggi untuk menyerap warna dan dapat ditingkatkan lagi dengan melalui proses pengolahan dan pemanasan.
Bentonit dapat dibagi menjadi 2 golongan berdasarkan kandungan alu-munium silikat hydrous, yaitu activated clay dan fuller’s Earth. Activated clay adalah lempung yang kurang memiliki daya pemucat, tetapi daya pemucatnya dapat ditingkatkan melalui pengolahan tertentu. Sementara itu, fuller’s earth digunakan di dalam fulling atau pembersih bahan wool dari lemak. Berdasarkan tipenya, bentonit dibagi menjadi dua, yaitu :
a. Tipe Wyoming (Na-bentonit – Swelling bentonite)
Na bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Dalam keadaan kering berwarna putih atau cream, pada keadaan basah dan terkena sinar matahari akan berwarna mengkilap. Perbandingan soda dan kapur tinggi, suspensi koloidal mempunyai pH: 8,5-9,8, tidak dapat diaktifkan, posisi pertukaran diduduki oleh ion-ion sodium (Na+).
Penggunaan yang utama adalah untuk lumpur (bor) pembilas dalam kegiatan pemboran, pembuatan pellet biji besi, penyumbat kebocoran bendungan/kolam.
b. Mg, Ca-bentonit - non swelling bentonite)
Tipe bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi di dalam air, tetapi secara alami atau setelah diaktifkan mempunyai sifat menghisap yang baik. Perbandingan kandungan Na dan Ca rendah, suspensi koloidal memiliki pH: 4-7. Posisi pertukaran ion lebih banyak diduduki oleh ion-ion kalsium dan magnesium. Dalam keadaan kering bersifat rapid slaking, berwarna abu-abu, biru, kuning, merah dan coklat. Penggunaan bentonit dalam proses pemurnian minyak goreng perlu aktivasi terlebih dahulu.
Kata felspar diserap dari feldspar yang menurut Deer dkk (1966) berasal dari dua kata dalam bahasa Swedia: feldt atau fält yang berarti medan dan spath yang bermakna pecahan batuan dalam batuan granit. Pengertian spar lebih diperjelas lagi oleh Castle dan Gilson (1960) yang mengutip istilah spat dalam bahasa Jerman dan mengacu kepada setiap mineral transparan atau translusen berkarakter bidang belah. Pada awalnya istilah spar digunakan untuk menamakan setiap mineral selain dari felspar itu sendiri seperti kepada barit, kalsit dan fluorit (Rogers dan Neal, 1975). Sebagai contoh istilah barium felspar – walaupun jarang dan tidak mempunyai nilai ekonomis – adalah benar; dalam hal ini pengertian felspar untuk keperluan komersial hanya mengacu kepada 3 mineral silikat yang mempunyai formula K3AlSi3O8 (ortoklas atau mikroklin), NaAlSi3O8 (albit) dan CaAl2Si2O8 (anortit). Dua yang terahir adalah mineral-mineral yang termasuk ke dalam kelompok plagioklas. Di alam ketiganya hampir tidak ditemukan dalam bentuk murni tetapi terdapat bersamaan secara melimpah.
Mineral pembentuk batuan dibedakan atas mineral mafik dan felsik; yang pertama mengacu kepada mineral-mineral feromagnesian berupa mineral-mineral silikat mengandung unsur besi (Fe) dan atau magnesium (Mg) sebagai unsur dominan. Mineral mafik dikelompokkan menjadi olivin, hipersten, augit, hornblende, dan biotit. Warna mineral-mineral tersebut umumnya gelap (hijau gelap, coklat atau hitam). Felsik (akronim dari felspar – silika) digunakan untuk mineral-mineral silikat berwarna lebih terang seperti kuarsa, felspar dan felspatoid. Batuan yang mempunyai komposisi mineral mafik lebih dominan disebut batuan basa sebaliknya bila komposisi mineral felsik lebih abnyak di sebut batuan asam, sedangkan batuan dengan komposisi mineral mafik dan felsik seimbang digolongkan ke dalam batuan intermedien
Mula Jadi
Terbentuk dari proses kristalisasi magma, felspar biasanya berasosiasi dengan batuan granitis dan metamorfis, paling umum dijumpai pada korok pegmatis. Pegmatit yang mempunyai nilai komersial umumnya mempunyai bentuk seperti lensa dengan panjang bervariasi dari 0,3 sampai 1500 m. Karena terbentuk langsung dari proses kristalisasi magma, jenis felspar ini disebut felspar primer, berukuran kasar dan terdapat berasosiasi dengan kuarsa. Kehadiran kuarsa ini bersifat pengotor yang harus dipisahkan pada saat pengolahan. Untuk keperluan komersial, felspar primer harus mempunyai kadar alkali total (K2O + Na2O) > 10%.
Selain felspar primer, terdapat pula jenis lain yang digolongkan ke dalam felspar diagenetis dan aluvial. Kedua jenis felspar di atas adalah felspar sekunder. Yang pertama terbentuk karena proses diagenesis sedimen piroklastik halus asam yang terendapkan dalam lingkungan air lakustrin, yang berasosiasi dengan cekungan sedimen tersier, umumnya endapan bentonit atau zeoilit, felspar diagenetis mempunyai kadar alkali total (K2O + Na2O) relatif rendah (5%). Felspar aluvial terjadi sebagai akibat rombakan batuan granit dan batuan asam lainnya. Kadar alkali total berkisar antara 5- 10%. Kedua jenis felspar banyak terkandung mineral ikutan, seperti mika, hematit, tourmalin, garnet dan kuarsa (Hardjatmo dkk, 1992).
Mineralogi
Sebagai mineral silikat pembentuk batuan, felspar mempunyai kerangka struktur tektosilikat yang menunjukkan 4 (empat) atom oksigen dalam struktur tetrahedra SiO2 yang dipakai juga oleh struktur tetrahedra lainnya. Kondisi ini menghasilkan kisi-kisi kristal seimbang terutama bila ada kation-kation lain yang masuk ke dalam struktur tersebut seperti penggantian silikon oleh aluminium.
Terlepas dari bentuk strukturnya, apakah triklin atau monoklin, felspar secara kimiawi dibagi menjadi empat kelompok mineral yaitu kalium felspar (KAlSi3O8), natrium felspar (NaAlSi3O8), kalsium felspar (CaAl2Si2O8) dan barium felspar (Ba Al2Si2O8) sedangkan secara mineralogi felspar dikelompokkan menjadi plagioklas dan K-felspar. Plagioklas merupakan seri yang menerus suatu larutan padat tersusun dari variasi komposisi natrium felspar dan kalsium felspar.
Kelompok felspar mempunyai struktur kristal triklin, terdiri dari Na-plagioklas murni (albit, disingkat Ab) sampai Ca-plagioklas murni (anortit, disingkat An). Whiten dan Brooks (1972) secara diagram mengelompokkan plagioklas sebagai berikut:
Plagioklas felspar hampir selalu memperlihatkan kenampakan melidah yang kembar (lamellar twinning) bila sayatan tipis mineral tersebut dilihat secara mikroskopis. Sifat optis yang progresif sejalan dengan berubahnya komposisi mineralogi memudahkan dalam identifikasi mineral-mineral felspar yang termasuk ke dalam kelompok plagioklas tersebut. Na-plagioklas banyak ditemukan dalam batuan kaya unsur alkali (granit, sienit). Andesin dan oligoklas terdapat pada batuan intermediate seperti diorit sedangkan labradorit, bitownit dan anortit biasanya sebagai komponen batuan basa (gabro) dan anortosit.
Mineral yang termasuk kelompok K-felspar diklasifikasikan berdasarkan suhu ristalisasinya, mulai dari sanidin (suhu tinggi), ortoklas, mikroklin sampai adu-laria (suhu rendah). Keempat mineral mempunyai rumus kimia sama yaitu KAlSi3O8 dan (terutama) ditemukan pada batuan beku asam seperti granit dan sienit, selain itu ditemukan pula pada batuan metamorfosis dan hasil re-work pada batuan sedimen.
Andesit termasuk jenis batuan beku kategori menengah sebagai hasil bentukan lelehan magma diorit. Nama andesit sendiri diambil berdasarkan tempat ditemukan, yaitu di daerah Pegunungan Andes, Amerika Selatan. Peranan bahan galian ini penting sekali di sektor konstruksi, terutama dalam pembangunan infrastruktur, seperti jalan raya, gedung, jembatan, saluran air/irigasi dan lainnya. Dalam pemanfaatannya dapat berbentuk batu belah, split dan abu batu. Sebagai negara yang sedang membangun, Indonesia membutuhkan bahan galian ini yang terus setiap tahun.
Mula Jadi
Jenis magma diorit merupakan salah satu magma terpenting dalam golongan kapur alkali sebagai sumber terbentuknya andesit. Lelehan magma tersebut merupakan kumpulan mineral silikat yang kemudian menghablur akibat pendinginan magma pada temparatur antara 1500 – 2500 C membentuk andesit berkomposisi mineral felspar plagioklas jenis kalium felspar natrium plagioklas, kuarsa, felspatoid serta mineral tambahan berupa hornblenda, biotit dan piroksen.
Andesit bertekstur afanitik mikro kristalin dan berwarna gelap.
Mineralogi
Mineral yang ada dalam andesit ini berupa kalium felspar dengan jumlah kurang 10% dari kandungan felspar total, natrium plagioklas, kuarsa kurang dari 10%, felspatoid kurang dari 10%, hornblenda, biotit dan piroksen. Penamaan andesit berdasarkan kepada kandungan mineral tambahannya yaitu andesit hornblenda, andesit biotit dan andesit piroksen.
Sifat Kimia dan Fisika
Komposisi kimia dalam batuan andesit terdiri dari unsur-unsur, silikat, alumunium, besi, kalsium, magnesium, natrium, kalium, titanium, mangan, fosfor dan air. Prosentasi kandungan unsur-unsur tersebut sangat berbeda di beberapa tempat. Sebagai contoh, dalam Tabel 1., diperlihatkan komposisi kimia yang terdapat di Desa Kalirejo, Propinsi Daerah Istimewa Yogyakarta.
Andesit berwarna abu-abu kehitaman, sedangkan warna dalam keadaan lapuk berwarna abu-abu kecoklatan. Berbutir halus sampai kasar, andesit mempunyai kuat tekan berkisar antara 600 – 2400 kg/cm2 dan berat jenis antara 2,3 – 2,7, bertekstur porfiritik, keras dan kompak.
Tabel 1. Komposisi kimia Andesit
Senyawa Komposisi (%)
SiO2 47,55
Al2O3 18,37
Fe2O3 8,19
CaO 7,11
MgO 2,25
Na2O 1,70
K2O 2,16
TiO2 0,59
MnO 0,22
P2O5 0,30
H2O 0,52
Mineral dan Batuan
Di pagi yang masih berkabut, driller saya pulang dari rig setelah kerja shift malam. “ Wah batunya jelek sekali Pak ! Cuma dapat meteran dikit, “ selorohnya.
Dalam kamusnya para driller, formasi batuan yang mereka bor hanya ada 2 istilah; bagus untuk dibor dan susah untuk dibor.
Pengetahuan tentang batuan beserta karakteristiknya sedikit banyak akan sangat membantu kita dalam operasi pengeboran yang sedang dilakukan.
Mineral pada umumnya didefinisikan sebagai benda padat berbentuk kristal yang terbentuk secara alami dan biasanya melalui proses inorganic (Simon & Shuster’s Guide to Rocks and Minerals). Sebuah mineral memiliki sifat-sifat fisik yang homogen. Oleh karena itulah, ada dua bagian dari suatu mineral tertentu yang memiliki sifat-sifat fisik sama. Contoh mineral misalnya kuarsa, feldspar, olivine, piroksin dsb. Jadi mineral merupakan bahan pembentuk batuan.
Batuan adalah kumpulan dari satu atau lebih mineral yang umumnya berbentuk non kristalin.
Di alam, batuan dibagi menjadi 3 jenis, yaitu: Batuan Beku (igneous rocks); batuan sedimen (sedimentary rocks) dan batuan metamorf (metamorphic rocks).
1. Batuan Beku (igneous rocks). Batuan ini terbentuk melalui proses pembekuan magma. Magma adalah massa silikat yang cair dan panas, kaya akan unsur-unsur volatile(tdk tetap/mudah berubah sewaktu-waktu dgn cepat) dan terbentuk jauh didalam bumi. Magma, umumnya bersifat basaltik yang keluar ke permukaan bumi (bisa melalui kepundan gunung berapi) kemudian membeku (disebut batuan vulkanik atau ekstrusif),magma yang menerobos rekahan-rekahan lapisan bumi dan membeku didalamnya pada kedalaman tertentu (disebut batuan hypabyssal). Ada juga batuan beku yang teksturnya kasar disebut batuan plutonik atau batuan intrusive yang ditemukan pada lapisan bumi yang lebih dalam.
Contoh batuan beku:
-Batuan beku vulkanik/ektrusive, mis; rhyolite, andesite, dacite, basalt
-Batuan beku hypabyssal, mis; granite porphyry, diorite porphyry, diabase, pegmatite
-Batuan beku plutonik/intrusive, mis; granite, granodiorite, diorite, norite, gabbro
2. Batuan Sedimen (Sedimentary rocks). Batuan jenis ini berasal dari pelapukan batuan yang sudah ada sebelumnya, baik dari batuan beku, batuan metamorf ataupun batuan sediment itu sendiri yang kemudian mengalami pengendapan dan pengerasan.
Contoh batuan sediment; batupasir (sandstone), breksi (breccia), konglomerat (conglomerate), batu gamping (limestone), batu serpih (shale), batu lanau (siltsone)
3. Batuan Metamorf ( Metamorphic rocks ). Batuan ini berasal dari batuan beku, atau batuan sedimen, atau batuan metamorf yang mengalami perubahan total, baik komposisi kimia maupun sifat-sifat fisiknya akibat adanya panas dan tekanan yang dialaminya sehingga membentuk batuan baru.
Contoh batuan metamorf; phyllite, gneiss, mica schist, amphibolite, marble (batu marmer), hornfels. Skarn.
Sifat-sifat fisik yang dilakukan untuk observasi tersebut diantaranya adalah:
Warna dan impurities,
1. Jenis ukuran butiran,
2. Cleavage,
3. Luster,
4. Tempat atau lokasi ditemukan (topografi, jenis tanah. dll),
5. Kekerasan yang di lihat dari uji gores makro (Mohs scale)
6. Jenis batuannya (rock type)
A. Jenis Batu (rock type)
Identifikasi dengan analisa makro terhadap tiga jenis batuan tersebut dapat dipelajari dari kondisi dan bentuk fisik dari batu-batuan itu yaitu:
Batuan igneous yaitu jenis-jenis batuan yang memiliki sedikit lapisan (layer) dan tekstur (textures), kebanyakan berwarna hitam, putih atau mineral abu-abu dan dapat meyerupai lava beku.
Batuan sedimen yaitu jenis batuan yang diidentifikasi dengan adanya lapisan-lapisan yang berpasir (sandy) atau berbatu tanah liat (clayey rocks/strata), mudah terbelah pada lapisannya, kebanyakan berwarna coklat dan abu-abu, memiliki tanda fossil dan tanda air atau tanda angin.
Batuan metamorfosa diidentifikasi dengan terlihatnya lapisan-lapisan (layers) mineral yang terang dan gelap (foliation), biasanya berat, terdiri dari macam-macam warna dan glittery dari mika.
B. Jenis ukuran butiran (grain size)
Batuan dan mineral juga dapat diidentifikasi secara makro dengan mengamati jenis butiran (grain size). Jenis ukuran butiran memiliki dua nilai ukur yaitu butiran kasar (coarse) yang dapat dilihat dengan mata dan dapat diidentifikasi menggunakan kaca pembesar, dan butiran halus (fine) yang tidak kelihatan dengan mata telanjang dan tidak dapat dilihat dengan hanya menggunakan kaca pembesar.
C. Jenis kekerasan (hardness)
Jenis kekerasan (hardness) memiliki tiga kategori kekerasan yaitu jenis batu keras (hard) menggores kaca (glass) yang biasanya menandakan mineral kuarsa atau feldspar, (kekerasan Mohs 6-7 dan keatas), jenis batu kurang keras (soft) tidak dapat menggores kaca tetapi dapat menggores kuku jari (kekerasan Mohs 3-5), jenis batu sangat tidak keras (very soft) yang dapat digores oleh kuku jari (kekerasan Mohs 1-2). Semua batuan igneous adalah jenis batu keras (hard).
Kekerasan diukur dengan menggunakan skala Mohs. Skala Mohs diperkenalkan oleh Friedrich Mohs pada tahun 1812. Sampai saat ini skala Mohs masih digunakan dan sangat bermanfaat dalam mengidentifikasi mineral secara makro. Dibawah ini adalah sepuluh (10) mineral standar dalam skala Mohs.
1. Talc
2. Gypsum
3. Calcite
4. Fluorite
5. Apatite
6. Feldspar
7. Quartz
8. Topaz
9. Corundum
10. Diamond
Penggunaan skala Mohs adalah dengan menggunakan standar mineral-mineral tersebut diatas dengan menggoreskannya dengan jenis mineral yang akan diidentifikasi. Mineral yang dapat menggoreskan mineral yang lain adalah lebih keras, dan apabila kedua mineral sama-sama tergores maka keduanya adalah mineral yang memiliki kekerasan yang sama. Skala kekerasan Mohs adalah relatif, tetapi untuk tujuan identifikasi makro sudah sangat mencukupi syarat. Kekerasan adalah salah satu cara untuk mengidentifikasi mineral secara makro selain daripada mengidentifikasi sifat-sifat lain seperti yang telah disebutkan diatas. Uji gores untuk menganalisa secara makro juga dapat dilakukan dengan menggunakan bahan abrasif (abrasive materials) seperti kertas pasir (sandy paper). Apabila mineral tersebut tergores maka sudah jelas kekerasannya ada dibawah kuarsa karena kebanyakan kertas pasir dibuat dari bahan kuarsa sebagai material abrasifnya.
D. Cahaya
Identifikasi makro yang dilakukan untuk melihat warna dan impuritis dari fisik luar jenis mineral tertentu akan menggunakan alat-alat seperti senter (light/torch), kamera digital (digital camera), dan lain-lain. Lampu atau cahaya digunakan untuk melihat tingkat transparansi suatu mineral tertentu, apakah mineral itu tembus cahaya (transparence) ataupun tidak (opaque).
