LANDASAN TEORI
A. MINERAL
Mineral merupakan bahan padat bentukan alam, umumnya tersusun oleh material anorganik, mempunyai struktur atom
tertentu dan sifat kimia yang spesifik. Meskipun definisi tersebut dikatakan tepat tetapi masih ada juga beberapa pengecualian.
Batubara dan minyak bumi yang tersusun oleh material organik, oleh
beberapa ahli geologi dikategorikan sebagai mineral. Ada
juga beberapa mineral yang mempunyai komposisi yang
bervariasi.
Pada bagian ini terutama akan dibahas tentang mineral, meskipun
tetap diingat bahwa batuan merupakan agregat dari mineral.
I. Sifat Fisik Mineral
Mineral merupakan benda padat yang terbentuk oleh proses
anorganik. Tiap mineral memiliki susunan atom yang teratur dan
komposisi kimia tertentu, yang memberikan sifat fisik yang spesifik. Untuk menentukan struktur atom dan komposisi kimia suatu mineral diperlukan test dan peralatan yang sopistikated.
Oleh sebab itu sifat fisik mineral sering digunakan untuk
mendeterminasi suatu mineral. Sifat fisik mineral yang sering
digunakan untuk mendeterminasi suatu mineral antara lain :
1. Bentuk kristal
(form)
Benetuk kristal merupakan kenampakan luar mineral
yang mencerminkan susunan atom yang teratur dari mineral tersebut. Kadangkala suatu mineral memiliki lingkungan yang
memungkinkan mineral tersebut dapat membentuk individu
kristal dengan teratur. Beberapa kristal seperti mineral kuarsa, dapat mengkristal dengan bentuk yang teratur, sehingga
sangat memudahkan dalam mendeterminasi kristal tersebut.
Sebaliknya kebanyakan mineral mengkristal dengan bentuk
yang tidak beraturan, karena masing-masing membutuhkan ruangan yang cukup untuk membentuk kristal yang teratur. Akibatnya kristal-kristal akan saling tumbuh sehingga tidak
membentuk kristal yang sempurna.
2. Kilap (Luster)
Kilap merupakan kenampakan refleksi cahaya pada
bidang kristal. Mineral dengan kenampakan seperti logan disebut
memiliki kilap logam
(metalik), mineral dengan kilap
non metalik mempunyai kilap yang bervariasi, antara lain
vitreous (kilap
seperti kaca), pearly, silky, erathy, dll. Beberapa mineral
mempunyai kilap
antara logam dan non logam disebut
kilap submetalik.
3. Warna (colour)
Meskupin warna merupakan sifat fisik yang paling mudah dikenali, tetapi sifat fisik ini tidak
dapat dijadikan dasar untuk
menentukan jenis mineral. Warna mineral kadang-
kadang sudah mengalami pengotoran, sehingga mineral yang
sama dapat memiliki warna yang berbeda.
4. Cerat (Streak)
Cerat adalah warna mineral dalam
bentuk bubuk (diketahui dengan menggoreskan pada keping porselen).
Meskipun warna suatu mineral dapat bermacam-maca, tetapi
ceratnya selalu sama. Jadi warna cerat lebih merupakan
warna asli dari mineral. Cerat dapat juga membantu untuk membedakan mineral metalik
dan non metalik. Mineral dengan kilap
metalik biasanya mempunyai cerat lebih gelap daripada cerat mineral dengan kilap non metalik.
5. Kekerasan (Hardness)
Salah satu sifat fisik mineral yang sangat berguna adalah
kekerasan, yaitu
daya tahan mineral terhadap abrasi
atau goresan. Kekerasan suatu mineral yang belum diketahui dapat
diukur dengan menggoreskan pada mineral lain yang telah diketahui kekerasannya, atau sebaliknya. Nilai
kekerasan dapat disebandingkan dengan skala Mohs, yaitu
urutan dari kekerasan mineral yang terdiri dari 10 mineral
dengan kekerasan mulai dari 1 sampai 10.
1 Talk
2 Gipsum
3 Kalsit
4 Fluorit
5 Apatiti
6 Ortoklas
7 Kuarsa
8 Topaz
9 Korondum
10 Intan
Mineral yang tidak diketahui kekerasannya dapat juga dibandingkan dengan benda lain yang diketahui
kekerasannya. Beberapa benda yang diketahui kekerasannya
antara lain kuku manusia mempunyai kekerasan 2,5, kaca 5,5
dan logam tembaga 3. Mineral gipsum dapat dengan mudah
digores dengan kuku, sedangkan kalsit
dapat menggores kuku manusia. Mineral Intan merupakan mineral yang paling keras yang sangat umum, dan dapat digunakan untuk memotong kaca
dengan mudah.
6. Belahan (Cleavage)
Belahan adalah kecenderungan mineral untuk pecah
melalui bidang yang rata. Mineral yang mempunyai bidang
belah dapat diketahui dengan menunjukkan adanya bidang yang rata apabila mineral tersebut dipecahkan. Contoh mineral dengan belahan yang baik adalah mika. Karena mika mempunyai belahan satu arah, maka bila mineral tersebut dihancurkan akan membentuk lembaran-lembaran yang tipis.
Mineral dapat mempunyai belahan beberapa arah, tetapi ada pula
mineral yang tidak mempunyai bidang belahan. Mineral yang mempunyai belahan lebih dari satu arah dikenal dengan jumlah bidang rata yang ditunjukkan dan sudut yang dibentuk
oleh bidang belahannya.
7. Pecahan (Fracture)
Pecahan merupakan kenampakan pecahan dari
mineral. Kenampakan ini kebanyakan ditunjukkan oleh mineral yang tidak mempunyai bidang belahan. Mineral kuarsa
menunjukkan kenampakan seperti pecahan kaca yang disebut
konkoidal. Kebanyakan mineral menunjukkan pecahan tidak rata.
8. Berat jenis (specifik gravity)
Berat jenis merupakan angka yang menunjukkan
perbandingan antara berat mineral dengan berat dari volume
air. Jika mineral mempunyai berat 3 kali dari berat air dengan
volume yang sama, maka mineral tersebut mempunyai berat
jenis 3. Secara praktis berat jenis mineral dapat diperkirakan
dengan menimbang di tangan. Bila mineral tersebut terasa berat,
seperti beratnya satu contoh batuan, maka berat jenisnya sekitar 2,5 sampai 3. Mineral logam umumnya memiliki 3 kali lipatnya. Galena mempunyai berat jenis 7,5 sedangkan berat jenis emas 24 karat adalah 20.
Mineral dengan berat jenis lebih besar dari 2,89 disebut
dengan mineral berat. Mineral berat ini diperoleh
dengan memisahkannya dari mineral
ringan dengan menggunakan cairan berat biasanya dipakai cairan bromoform.
Asosiasi kumpulan mineral berat dapat digunakan untuk mengetahui sumber material dari sedimen atau batuan sedimen.
II. Penggolongan Mineral
Lebih dari 2000 mineral telah diketahui sampai sekarang ini, dan usaha-usaha untuk mendapatkan mineral- mineral
baru terus dilakukan. Dari jumlah tersebut
hanya beberapa yang umum atau sering dijumpai. Mineral-mineral yang dominan sebagai pembentuk batuan penyusun kerak
bumi disebut mineral pembentuk batuan (Rock Forming Minerals). Selain itu hanya sekitar 8 unsur yang dominan
menyusun mineral-mineral tersebut. Dua unsur yang paling
dominan adalah oksigen dan silikon yang bergabung untuk
menyusun kelompok mineral yang sangat umum yaitu
mineral silikat. Setiap mineral silikat
disusun oleh oksigen dan silikon, kecuali
kuarsa, ditambah dengan satu atau lebih unsur lainnya untuk
membentuk sifat kelistrikan yang netral. Setelah mineral
silikat, group mineral yang umum adalah mineral karbonat
dengan mineral kalsit merupakan mineral yang paling umum. Mineral yang umum sebagai pembentuk batuan
adalah gipsum dan halit.Beberapa mineral pembentuk batuan merupakan mineral- mineral
yang mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Mineral-
mineral tersebut biasanya merupakan mineral bijih dari logam seperti hematit (besi), sfalerit
(seng) dan galena (timbal). Selain itu group mineral hanya disusun oleh satu unsur saja yang disebut native mineral seperti emas, platina
dan karbon (intan).
Perlu juga dicatat, mineral pembentuk batuan lainnya
juga banyak mempunyai nilai ekonomis tinggi, seperti mineral
kuarsa dapat digunakan untuk industri kaca, mineral kalsit sebagai mineral utama dalam industri semen.
Tabel. Kelimpahan dari unsur-unsur dalam kerak bumi
|
Oxygen (O)
|
46,6 %
|
|
Silicon (Si)
|
27,7 %
|
|
Aluminium (Al)
|
8,1 %
|
|
Iron (Fe)
|
5,0 %
|
|
Calcium (Ca)
|
3,6 %
|
|
Sodium (Na)
|
2,8 %
|
|
Potassium (K)
|
2,6 %
|
|
Magnesium (Mg)
|
2,1 %
|
|
Lainnya
|
1,5 %
|
Mineral-mineral Silikat
Mineral feldspar merupakan kelompok mineral yang sangat dominan. Mineral ini menyusun lebih dari 50% kerak bumi.
Kuarsa merupakan mineral yang umum kedua
pada kerak benua,
hanya disusun oleh unsur silikon dan oksigen. Setiap group dari mineral silikat mempunyai struktur silikat yang karakteristik. Struktur
dalam dari mineral berhubungan erat
dengan sifat belahan dari mineralnya. Karena ikatan antara silikon dan oksigen sangat kaut, maka mineral-mineral silikat
cenderung untuk membelah melalui struktur silikon-oksigen
daripada memotong struktur tersebut. Contohnya mika mempunyai struktur lembarang dan cenderung untuk membelah melalui
bidang lembaran yang tipis. Kuarsa yang mempunyai ikatan
silikon-oksigen sangat kuat pada semua arahnya, tidak mempunyai bidang belahan.
Tabel. Mineral-mineral silikat
yang umum
|
Mineral
|
Komposisi Kimia
|
Belahan
|
Struktur
Silikat
|
|
Olivin
|
(Mg,Fe)SiO4
|
Tidak ada
|
Tetrahedron
tunggal
|
|
Group Piroksin
|
(Mg,Fe)SiO3
|
Dua arah saling tegaklurus
|
Struktur rantai
|
|
Group Amfibol
|
(Ca2Mg5)Si8O22(OH)2
|
Dua arah
60odan
120o
|
Rantai ganda
|
|
Mika
(Muskovit)
(Biotit)
|
KAl3Si3O10(OH)2
K(Mg,Fe)3Si3O10(OH)2
|
Satu arah
|
Lembaran
|
|
Feldspar
(Ortoklas)
(Plagioklas)
|
KalSi3O8
|
Dua arah saling tegaklurus
|
Lembaran
|
|
Kuarsa
|
SiO2
|
Tidak ada
|
Rangkaian
|
Kebanyakan mineral-mineral silikat terbentuk
ketika cairan magma
mulai mendingin. Proses pendinginan ini dapat terjadi dekat
permukaan bumi atau jauh di bawah permukaan buki dimana
tekanan dan temperatur lingkungannya sangat tinggi. Lingkungan pengkristalan dan komposisi kimia dari magma sangat mempengaruhi macam mineral yang terbentuk. Contoh, mineral
olivin mengkristal pada temperatur tinggi. Sebaliknya kuarsa
mengkristal pada temperatur yang rendah. Beberapa mineral silikat
sangat stabil pada permukaan bumi dan tetap menunjukkan sifat
fisiknya pada hasil pelapukan dari batuan. Mineral silikat
lainnya terbentuk pada kondisi tekanan yang ekstrim yang berasosiasi
dengan proses metamorfisme. Setiap mineral silikat akan
mempunyai struktur dan komposisi kimia yang dapat menunjukkan
kondisi pada waktu pembentukkannya.
Macam mineral silikat dapat digolongkan berdasarkan komposisi kimianya. Mineral silikat ferromagnesian adalah mineral silikat yang mengandung ion besi dan atau magnesium di dalam struktur mineralnya. Mineral-mineral silikat yang tidak mengandung ion-ion besi
dan magnesium disebut mineral silikat non ferromagnesian.
Mineral-mineral silikat ferromagnesian dicirikan oleh warnanya yang gelap
dan mempunyai berat jenis antara 3,2 sampai 3,6. Sebaliknya mineral-mineral silikat non ferromagnesian pada umumnya
mempunyai warna terang dan berat jenis rata-rata 2,7. Perbedaan tersebut terutama disebabkan oleh ada tidaknya unsur besi di dalam
mineral tersebut.
Mineral Silikat Ferromagnesian
Olivin adalah mineral silikat ferromagnesian yang terbentuk
pada temperatur tinggi, berwarna hitam sampai hijau kehitaman, mempunyai kilap gelas dan pecahan konkoidal. Mineral olivin pada
umumnya menunjukkan kenampakan butiran bentuknya relatif kecil
dan bundar. Olivin disusun oleh tetrahedra tunggal yang diikat bersama oleh campuran ion besi dan magnesium yang merangkai atom oksigen bersama-sama. Mineral ini tidak mempunyai bidang
belahan karena struktur atomnya membentuk aringan tiga dimensi sehingga tidak membentuk bidang yang lemah.
Piroksin, berwarna hitam, opak, dengan bidang belahan dua
arah membentuk sudut 90o. Struktur kristalnya disusun oleh rantai tunggal tertrahedra yang diikat bersama-sama dengan ion-ion besi dan
magnesium. Karena ikatan silikon-oksigen lebih kuat daripada ikatan antara struktur silikat,
maka piroksin mudah terbelah sejajar dengan rantai silikat. Piroksin
merupakan salah satu mineral yang dominan dalam batuan beku basalt yang merupakan batuan yang
umum pada kerak samudera.
Hornblende merupakan mineral yang umum dari kelompok
amfibol. Mineral ini umumnya berwarna hijau gelap sampai hitam. Belahannya dua arah membentuk sudut 60o dan 120o. Di dalam
batuan, hornblende berbentuk prismatik panjang. Bentuk inilah yang umumnya membedakan dengan piroksin yang umumnya berbentuk prismatik pendek. Hornblende umumnya dijumpai pada batuan yang menyusun kerak benua.
Biotit merupakan anggota dari mika yang berwarna gelap karena kaya akan besi. Seperti mineral mika lainnya, biotit disusun oleh
struktur lembaran yang memberikan belahan satu arah. Biotit
mempunyai warna hitam mengkilap yang membedakan dari mineral ferromagnesian lainnya. Seperti hornblende, biotit juga banyak
dijumpai pada batuan penyusun kerak benua, termasuk batuan beku granit.
Garnet merupakan mineral yang strukturnya mirip olivin yaitu
disusun oleh tetrahedra tunggal yang dirangkai oleh ion-ion logam. Garnet juga mempunyai kilap kaca, tidak mempunyai bidang belahan dan pecahan konkoidal. Warna mineral
garnet sangat bervariasi, tetapi yang paling umum adalah coklat
sampai merah tua. Garnet umumnya berbentuk
kristal yang prismatik
dan umumnya pada batuan metamorf. Garnet yang transparant sering dijadikan
batu mulia.
Mineral Silikat Non Ferromagnesian
Muskovit adalah jenis mineral mika yang sangat umum.
Berwarna terang dengan kilap seperti mutiara (pearly) dan seperti mineral mika lainnya belahannya satu arah. Di dalam bataun
muskovit sangat mudah dikenali karena sangat bercahaya
Feldspar merupakan group mineral yang sangat umum, dapat
terbentuk pada rentang temperatur dan tekanan yang besar. Group
mineral feldspar mempunyai sifat fisik yang sama. Mineral ini mempunyai bidang belahan dua arah dan membentuk sudut hampir
90o, relatif keras dan kilap bervariasi antara kilap
kaca sampai mutiara. Di dalam batuan mineral ini dikenali dengan bentuknya yang rektangular dan permukaan yang licin.
Struktur mineral feldspar
adalah rangkaian tiga dimensi dari
atom oksigen bergabung dengan atom silikon. Seperempat sampai setengah dari atom silikon tergantikan oleh aton aluminium. Perbedaan valensi
antara aluminium (+3) dan silikon (+4),
menyebabkan terjadinya inklusi satu atau lebih oleh ion-ion seperti potasium (-1), sodium (-1) dan kalsium (+2). Karena adanya
perbedaan inklusi didalam strukturnya, mineral feldspar dapat dibedakan menjadi 2 macam.
Mineral ortoklas merupakan mineral feldspar dengan ion potasium di dalam struktur kristalnya. Plagioklas
feldspar adalah mineral feldspar dengan ion kalsium dan atau
sodium di dalam struktur kristalnya.
Mineral ortoklas berwarna krem terang sampai merah jambu,
sedangkan plagioklas berwarna putih sampai abu-abu terang. Meskipun keduanya mempunyai warna
yang berbeda, tetapi warna tersebut tidak dapat dijadikan sebagai dasar untuk membedakannya. Salah
satu sifat fisik yang dapat membedakannya adalah adanya
striasi yang sejajar pada mineral plagioklas yang tidak dijumpai pada
mineral ortoklas.
Kuarsa merupakan mineral silikat yang hanya disusun oleh silikon dan oksigen. Mineral kuarsa juga sering
disebut silika karena komposisinya SiO2. Karena struktur kuarsa mengandung dua atom
oksigen untuk tiap atom silikon, maka tidak dibutuhkan lagi ion positif
untuk menjadikan mineral kuarsa ini netral. Struktur kristal kuarsa membentuk jaringan tiga dimenasi yang lengkap antara ion oksigen disekitar ion silikon, sehingga membentuk suatu ikatan yang kuat antara
keduanya. Akibatnya kuarsa tidak mempunyai bidang belahan, sangat keras dan resisten terhadap proses pelapukan. Kuarsa
mempunyai belahan konkoidal. Pada bentuknya yang sempurna kuarsa sangat jernih, membentuk kristal
heksagonal dengan bentuknya piramidal.
Warna mineral kuarsa sangat bervariasi tergantung pada proses pengotoran pada waktu
pembentukannya. Variasi warna ini menyebabkan adanya bermacam mineral kuarsa. Mineral
kuarsa yang umum adalah kuarsa
susu (putih), kuarsa asap (abu-abu), kuarsa ros (pink),
ametis (purple) dan kristal batuan (clear).
Lempung adalah terminologi untuk kompleks mineral yang seperti
mika mempunyai struktur lembaran. Mineral lempung pada
umumnya berbutir sangat halus dan hanya dapat dipelajari dengan bantuan mikroskop. Mineral lempung merupakan hasil
dari
pelapukan kimia mineral silikat, sehingga mineral ini sangat dominan
menyusun soil yang terdapat
pada permukaan bumi. Salah satu
mineral lempung yang sangat umum adalah kaolinit yang sering
dimanfaatkan dalam bermacam-macam industri seperti keramik.
Mineral Non Silikat
Meskipun macam kelompok mineral ini sangat bernilai ekonomis, tetapi ada juga yang sangat jarang dijumpai bila dibandingkan
dengan mineral silikat.
|
Group
|
Mineral
|
Formula
|
Kegunaan
|
|
Oksida
|
Hematit
Magnetit
Korondum
|
Fe2O3
Fe3O4
Al2O3
|
Bijih besi
Bijih besi
Abrasive
|
|
Sulfida
|
Galena
Sfalerit Firit Kalkofirit
|
PbS
ZnS FeS2
CuFeS2
|
Bijih umbal
Bijih seng
Bijih tembaga
|
|
Sulfat
|
Gipsum
Anhidrit
|
CaSO4.2H2O CaSO4
|
Untuk perekat
Untuk perekat
|
|
Halida
|
Halit
Fluorit
|
NaCl
CaF2
|
Garam manapun
Industri logam
|
|
Karbonat
|
Kalsit
Dolomit
Malasit
|
CaCO3
CaMg(CO3)2
Cu(OH)2CO3
|
Semen portland
Semen portland
Bijih tembaga.
|
|
Unsur native
|
Emas Tembaga Intan Sulfur
Grafit
|
Au Cu C
S C
|
|
Mineral karbonat mempunyai struktur yang lebih sederhana
dibandingkan dengan mineral silikat. Group mineral ini disusun oleh
ion karbonat kompleks (CO32-), dan satu atau lebih ion positif. Dua macam
mineral karbonat yang sangat umum adalah kalsit CaCO3 dan dolomit (CaMgCO3)2. Kedua mineral tersebut sangat sulit
dibedakan karena keduanya mempunyai sifat fisik dan kimia
yang relatif sama. Keduanya mempunyai kilap vetrous, kekerasan 3
– 4, dan mempunyai belahan rombik. Tetapi eduanya dapat dibedakan dengan larutan asam klorida, tetapi dolomit hanya dapat
bereaksi dalam keadaan bubuk. Kalsit dan dolomit dapat dijumpai bersama-sama sebagai penyusun batugamping dan doloston. Bila mineral kalsit yang dominan batuannya disebut batugamping, sedang bila dolomit yang dominan disebut doloston. Batugamping sangat
banyak kegunaannya seperti sebagai bahan bangunan, dan bahan
pokok dalam industri semen. Sedangkan dolomit disebut juga
batukapur pertanian, karena sering digunakan untuk menyuburkan
tanah.
Dua macam mineral non silikat lainnya yang sering dijumpai
dalam batuan sedimen adalah halit dan gipsum. Halit adalah nama
mineral untuk garam dapur,
sedang gipsum adalah mineral yang sering
digunakan sebagai bahan perekat dan sebagai material
bahan bangunan.
0 Comments
