ANALISA MINERAL BERAT

2.1 Definisi

Menurut Bates dan Jackson (1980), sedimentologi didefiniskan sebagai ilmu yang mempelajari batuan sedimen dan proses-proses yang membentuknya; batuan itu sendiri, klasifikasi, asal mula, dan intepretasi sedimen. Sedimentologi kadang ditafsirkan salah, disamakan sedimentasi. Kata sedimentasi lebih cocok diartikan sebagai proses pengendapan material sedimen.

Sedangkan www.cylica.blogspot.com dan www.id.wikipedia.org, menyebutkan bahwa sedimentologi adalah ilmu yang mempelajari pembentukan lapisan tanah karena pengendapan tanah yang mengalami perpindahan dari tempat lain. Contohnya adalah sedimentasi di delta sungai dan daerah sekitar gunung berapi. Ilmu ini berkaitan erat dengan pembentukan bahan galian seperti batubara, minyak bumi, emas, perak dsb.

2.2 Pengertian Mineral Berat

Mineral berat (heavy mineral) merupakan mineral yang memiliki berat jenis lebih besar dari 2,58. mineral berat merupakan mineral tambahan yang konsentrasinya kurang dari 1%. Meskipun kecil jumlahnya, mineral berat sangat berperan untuk studi provenans, selain itu sejarah transportasi, pelapukan sedimen serta studi korelasi dan paleogeografi juga memanfaatkan mineral berat. Bentuk fisik dari mineral berat mencerminkan tingkat intensitas abrasinya.

Untuk memisahkan mineral berat dari mineral ringan [kwarsa, feldspar, kalsit] digunakan larutan bromoform atau tetrabromomethane.

Mineral berat dapat dikelompokkan kedalam 4 bagian :

1. Mineral Opak

     Memiliki berat jenis yang sangat tinggi disebabkan kandungan unsur besinya.

      Contoh mineral opak :

a.    Magnetit dan Ilmenit

      bernilai ekonomis sebagai endapan placer [letakan]. Stabil pada kondisi oksidasi, tapi mudah larut pada lingkungan reduksi. Magnetit dapat berubah menjadi hematit ayau limonit, sedangkan untuk ilmenit biasanya berubah menjadi leucoxen, sphene, anatase, atau mineral titanium.

b.   Pirit

      berkembang saat kondisi asam.

c.    Hematit dan limonit

     terbentuk dari alterasi

d.   Leucoxen

2. Mineral Mika

            Umumnya mineral ini tidak diperhitungkan dalam studi mineral berat karena bentuknya yang sangat berbeda dan ternyata tidak membenam saat dilarutkan dengan bromoform

3. kelompok Ultra-Stabil

Zircon, turmalin, rutil memiliki sifat fisik sangat keras dan inert, serta bisa bertahan oleh beberapa kali reworking

4. Kelompok Meta-Stabil

▪  Olivin

Hanya terjadi di daerah beriklim kering, mudah teralterasi dan melimpah pada batuan beku.

▪  Apatit

Stabilitas menengah, menunjukkan sumber dari batuan volkanik, tetapi bisa juga terdapat pada batuan plutonik asam dan basa.

▪  Hornblende dan piroksen

Berasal dari batuan beku dan batuan metamorf, tapi jika kelimpahannya sangat banyak menunjukkan batuan asal dari batuan metamorf atau volkanik. Oxyhornblende berasal dari batuan beku basaltik. Glaukopan dan tremolit dari batuan metamorf. Piroksen sangat mudah terlarut setelah sedimentasi sehingga jarang muncul pada batupasir yang porous.

▪  Garnet

     Berasal dari plutonik, pegmatit dan batuan metamorf, jika melimpah berarti berasal dari batuan metamorf.

▪  Epidot, Klinozoisit, dan Zoisit

▪  Kyanit, silimanit, andalusit, stauroit

Berasal dari batuan sumber metamorf.

Tabel 2.1. Asosiasi mineral berat dan provenansnya menurut Mc. Lane 1995

Provenance

Heavy Mineral Suite

Sedimentary Low-grade metamorphic, contact metamorphic Higher-grade metamorphic, Dynamothermal metamorphic Acid igneous Basic igneous Pegmatitic

Rounded zircon, tourmaline, rutile, sphene, magnetite Andalusite, staurolite, chondrodite, corundum, topaz, tourmaline, vesuvianite, zoicite, wollastonite, chlorite, muscovite. Garnet, epidot, zoicite, staurolite, kyanite, sillimanite, andalusite, magnetite, sphene, zircon, biotite Monazite, sphene, zircon, tourmaline, rutile, magnetite, apatite, muscovite Ilmenite, magnetite, anatase, brookite, diopside, rutile, chromite, olivine Tourmaline, beryl, topaz, monazite, cassiterite, muscovite

Faktor-faktor yang mempengaruhi frekuensi dan variasi mineral berat :

▪   Litologi daerah asal dan kelimpahan mineral

▪   Kondisi kimiawi lingkungan pengendapan

▪   Proses fisis selama transportasi

▪   Kestabilan diferensial mineral

▪   Abrasi yang berlangsung

▪   Faktor yang berlangsung setelah pengendapan

2.3   Studi Batuan Asal [Provenans]

Dalam Pettijohn (1987) istilah provenans (provenans) diturunkan dari bahasa Perancis provenir yang berarti asal-usul (origin) atau kemunculan (to comeforth). Pada penggunaanya mencakup seluruh proses yang berkaitan dengan produksi atau kelahiran sediment. Dari pengertian ini maka provenans mencakup :

1)   Apa jenis batuan sumber yang menghasilakan atau menurunkan sediment.

2)   Bagaimana relief dan iklim di daerah batuan sumber.

3)   Berapa jauh dan bagaimana arahnya dari daerah sumber berada.

4)   Berapa ukurannya.

Selain mineral berat tersebut, material lain seperti terrigeneous lain yang dapat dipakai sebagai studi provenance adalah kwarsa, feldspar, dan fragmen batuan.

Dengan mempelajari analisis mineral berat maka akan dapat mengetahui kelebihan dan kekurangannya dalam menggunakan metode tersebut. Kelebihan menggunakan metode analisa mineral berat adalah untuk akurasi dan ketepatan yang baik dalam interpretasi karena adanya perhitungan secara kuantitatif dari jenis mineral beratnya.

Kemudian kelemahan menggunakan metode analisis mineral berat adalah :

·      Bila terdapat 2 sumber batuan asal atau lebih, maka akan sukar dalam menginterpretasikannya.

·      Setelah mengalami transportasi mineral berat mengalami penyusutan karena abrasi, pelarutan dan hal-hal lainnya yang mengakibatkan adanya perubahan variasi dan frekuensi mineral berat yang ada dibandingkan dengan batuan asalnya.

·      Mineral berat terangkut secara Bed load yang kemudian mengalami abrasi secara efektif yang mengakibatkan butiran menjadi halus sehingga sukar diamati.

·      Memerlukan peralatan yang rumit serta larutan kimia yang mahal; harganya.

Tabel 2.2. Golongan mineral ultra-stabil

Mineral

Ciri-ciri

1. Zircon 2. Turmalin     3. Hematit

§  Jernih-kuning, hijau atau kadang coklat asap atau biru §  Kilap vitrous hingga andamantin/damar §  Prismatik, tetragonal, granular §  Pecahan sub-concoidal hingga tidak rata §  Kuning anggur kecoklatan §  Hexagonal, prismatik memanjang/meniang, ada striasi memanjang §  Kilap damar hingga vitreous §  Transclusent, pecahan tidak rata hingga concoidal §  Coklat atau coklat kemerahan §  Tetragonal bipiramidal, ramping, striasi memanjang prisma, kompak masif §  Kilap andamantin hingga submetalik §  Pecahan tidak rata

Tabel 2.3. Golongan mineral opak

Mineral	Ciri-ciri
1.   Ilmenit     [FeTiO3] 2. Maganetit     3. Hematit     [Fe2O3] 4. Pirit     [FeS2]	§  Hitam besi, pecahan concoidal §  Lempeng-lempeng masif atau pasiran §  Warna coklat gelap §  Hitam besi, isometrik dan tidak ada belahan §  Granular dan masif, kilap metalik §  Abu-abu baja hingga hitam besi §  Hexagonal dan tanpa belahan. §  Terdapat sisik-sisik atau seperti mika [mikaan]/ mendaun §  Kuning perunggu dan pucat §  Granular §  Striasi antar bidang-bidang saling tegak lurus

Tabel 2.4. Golongan mineral metastabil

Mineral

Ciri-ciri

1. Olivin 2. Piroksen 3. Garnet 4. Apatit 5. Epidot 6. Zoisit 7. Kyanit 8. Andalusit 9. Silimanit

§  Hijau botol kekuningan. §  Granular, rombik biparaminal. §  Pecahan concoidal, kilap vitreous. §  Hitam kehijauan, merah kecoklatan. §  Prismatik, gemuk-gemuk, belahan 2 arah. §  Kilap vitreus, pecahan tidak rata-subconcoidal. §  Kuning madu atau coklat madu. §  Granular, isometric, tanpa belahan. §  Kilap vitreus hingga dammar, pecahan concoidal. §  Putih jernih kadang biru. §  Prismatik, ramping, panjang-panjang, granular. §  Kilap vitreus hingga dammar, pecahan concoidal. §  Belahan 1 arah, jelek. §  Hijau kekuningan hingga hijau kecoklatan/kehitaman. §  Prismatik seperti papan, berserat. §  Kilap lemak hingga vitreus, belahan 1 arah. §  Pecahan tidak rata hingga concoidal. §  Kuning keabu-abuan. §  Prismatik, striasi vertical, belahan 1 arah. §  Kilap lemak hingga vitreus. §  Pecahan tidak rata hingga subconcoidal. §  Putih salju kekuningan. §  Tabular panjang-panjangdan merupakan agregat meniang, seratan, satu arah sempurna. §  Kilap mutiara hingga vitreus, pecahan tidak rata. §  Warna merah rose. §  Prisma hampir persegi empat, tanpa belahan. §  Kilap vitreus, pecahan rata hingga tidak rata. §  Coklat, kilap buram, ramping-ramping, belahan 1 arah. §  Pecahan tidak rata.

2.3. Kelebihan dan Kekurangan Metode Analisis Mineral Berat

Kelebihan :

·         Akurasi dan ketepatan yang baik dalam interpretasi karena adanya perhitungan secara kuantitatif dari jenis mineral beratnya.

Kelemahan :

·         Bila ada 2 sumber batuan asal atau lebih, sukar dalam interpretasinya.

·         Setelah tertransport mineral berat mengalami penyusutan karena abrasi, pelarutan dan akibat lain (tingkat resistensi tiap mineral berbeda). Hal ini mengakibatkan adanya perubahan variasi dan frekuensi mineral berat yang adadibanding dengan batuan asalnya.

·         Mineral berat terangkut secara bed load (BJ besar), maka kana mengalamai abrasi yang efektif dan mengakibatkan butiran menjadi halus, sehingga agak sukar diamati.

·         Metode analisis ini memerlukan peralatan yang rumit dan larutan kimia yang mahal.

Kualitas reservoir batupasir akan ditentukan oleh apa provenancenya dan bagaimana transportasinya. Provenance yang didominasi metamorf atau melange yang ditransportasi dalam jarak dekat, bukan oleh sistem sungai yang besar, lalu diendapkan tanpa pemilahan yang baik akan menghasilkan reservoir yang buruk. Provenance berupa batugamping akan menghasilkan batupasir yang gampingan. Provenance berupa batuan volkanik yang kurang tertransportasi jauh tanpa sungai yang besar akan menghasilkan kualitas reservoir yang buruk karena dominasi mineral lempung saat terjadi diagenesis. Biasanya, untuk mengetahui apa provenance-nya, metode sedimentary petrography digunakan. Komponen petrografik butiran penyusun batuan sedimen itu diplot pada diagram segitiga yang terkenal sebagai diagram QFL (kuarsa, felspar, fragmen lithik). Di dalam segitiga ini ada beberapa “field” yang akan menunjukkan pengelompokkan plate tectonic setting batuan yang sedang diteliti. Hanya, dalam prakteknya, sering terjadi overlapping antara fields pada batuan sedimen yang kita amati, maka diagram terner QFL ini tidak selalu berguna, seperti yang dikritisi oleh Mack (1984) dalam Journal of Sedimentary Petrology, 54, hal. 212-220: Exceptions to the relationship between plate tectonics and sandstone composition.

Efek transpor sedimen pada komposisi batupasir yang dihasilkan juga penting dievaluasi untuk memperoleh interpretasi yang benar tentang provenance. Analisis detail arus purba dan analisis sedimentologi lainnya penting dilakukan untuk mengetahui efek transpor ini. Transpor di sistem terestrial secara bervariasi akan memodifikasi batupasir yang dihasilkannya, tetapi efeknya berbeda-beda menurut zone iklim dan tipe sistem sungai.

Misalnya, sungai-sungai di iklim yang panas dan lembab seperti iklim tropis akan merupakan agen yang optimal untuk pelapukan kimiawi mineral-mineral tak stabil seperti lithic fragmens. Akibatnya, mineral-mineral ini akan habis saat dierosi dan transportasi, tinggallah mineral-mineral stabil seperti kuarsa. Kita punya contoh yang sangat baik tentang ini, yaitu Kalimantan. Tak mengherankan mengapa di Cekungan Kutai kita banyak menemukan batupasir yang sangat kuarsaan (Formasi Balikpapan, Formasi Kampung Baru yang menjadi reservoir utama cekungan ini) padahal provenance-nya di wilayah Kuching High didominasi melange yang penuh dengan lithic fragments dan mineral tak stabil. Sistem drainase Sungai Mahakam purba dan saat ini yang besar sangat efektif sebagai agen erosi dan transportasi

Yang banyak saya amati dilakukan oleh industri2 untuk mengetahui provenance batuan sedimen atau reservoir yang sedang ditelitinya adalah melakukan analisis mineral berat pada sampel batuan reservoir itu. Metode ini kelihatannya cukup ampuh dan sejak saya kuliah dulu pun telah diajarkan, juga tertulis di buku2 sedimentologi yang klasik macam Pettijohn (1948). Disebut mineral “berat” adalah kalau berat jenis mineral itu > 2.85 g/cc atau > bromoform.Beberapa mineral dari kelompok mineral berat ini sangat diagnostik untuk beberapa provenance. Misalnya, hanya dengan mempelajari mineral turmalin di dalam batuan sedimen, Krynine (1946: The tourmaline group in sediments - Journal of Geology, 54, hal. 65-87) bisa mengetahui apa sumber batuan sedimen tersebut. Lima tipe provenance berdasarkan karakter turmalin di dalam batuan sedimen menurut Krynine adalah: granitic tourmaline, pegmatite tourmaline, tourmaline from pegmatized injected metamorphic terranes, sedimentary authigenic tourmaline, dan torumaline reworked from older sediments. Setiap tourmaline itu punya ciri optik sendiri yang menentukan jenis provenance-nya.