Mineral dalam Batuan

2.1 Mineral dalam Batuan

Mineral dapat kita definisikan sebagai bahan padat anorganik yang terbentuk secara alamiah, yang terdiri dari unsur-unsur kimiawi dalam perbandingan tertentu, dimana atom-atom didalamnya tersusun mengikuti suatu pola yang sistematis. Mineral dapat kita jumpai dimana-mana disekitar kita, dapat berbentuk sebagai batuan, tanah, atau pasir yang diendapkan pada dasar sungai.

Studi yang mempelajari tentang mineral disebut dengan “Mineralogi”. Di dalam mineralogi juga mencakup tentang “kristal”, yang merupaka susunan utama dalam mineral. Terdapat dua cara untuk mengenali jenis mineral, yaitu dengan cara mengenal sifat fisik dan sifat kimianya.

2.1.1 Sifat Fisik Mineral

Yang termasuk dalam sifat fisik mineral antara lain :

2.1.1.1 Bentuk Kristal (Crystall form)

Apabila suatu mineral mendapat kesempatan untuk berkembang tanpa mendapat hambatan, maka kristal akan mempunyai bentuk yang khas. Tetapi apabila dalam perkembangannya mendapatkan hambatan, maka bentuk kristalnya akan terganggu.

2.1.1.2 Berat Jenis (spicific gravity)

Setiap mineral mempunyai berat jenis tertentu. Besarnya ditentukan oleh unsur-unsurnya pembentukan serta kepadatan dari ikatan unsur-unsur tersebut dalam susunan kristalnya.

2.1.1.3 Bidang Belah (fracture)

Mineral mempunyai kecenderungan untuk pecah melalui suatu bidang yang mempunyai arah tertentu. Arah tersebut ditentukan oleh susunan dalam dari atom-atomnya. Dapat dikatakan bahwa bidang tersebut merupakan bidang “lemah” yang dimiliki oleh mineral.

2.1.1.4 Warna (color)

Warna mineral memang bukan merupakan ciri utama untuk dapat membedakan antara mineral yang satu dengan mineral yang lainnya. Namun warna juga dapat digunakan untuk mengenali adanya unsur tertentu didalamnya. Sebagai contoh, warna gelap pada mineral, mengindikasikan adanya unsur besi. Selain itu mineral dengan warna terang, mengindikasikan adanya kandungan alumunum.

2.1.1.5 Kekerasan (hardness)

Salah satu kegunaann dalam mendiagnosa sifat mineral adalah dengan mengetahui kekerasan mineral. Kekerasan adalah sifat resistensi dari suatu mineral terhadap kemudahan mengalami abrasi (abrasive) atau mudah tergores (scratching). Kekerasan suatu mineral bersifat relatif, artinya apabila dua mineral saling digoreskan satu dengan lainnya, maka mineral yang tergores adalah mineral yang relatif relatif lebih lunak dibandingkan dengan mineral lainnya.

Tabel 2.1 Skala kekerasan relatif mineral (mohs)

No	Mineral	Rumus Kimia
1	Talc	Mg2Si4O10(OH)2
2	Gypsum	CaSO4 2H2O
3	Calcite	Ca2CO3
4	Fluorite	CaF2
5	Apatite	Ca5(PO4)3(OH,Cl,F)
6	Orthoclase	KalSi3O8
7	Quartz	SiO2
8	Topaz	Al2SiO4(OH,F)2
9	Corundum	Al2O3
10	Diamond	C

2.1.1.6 Goresan pada Bidang (streak)

Beberapa jenis mineral mempunyai goresan pada bidangnya, seperti pada kuarsa dan pyrit yang sangat jelas dan khas.

2.1.1.7 Kilap (luster)

Kilat adalah kenampakan atau kualitas pantulan cahaya dari permukaan suatu mineral. Kilap pada mineral ada duan jenis, yaitu kilap logam dan kilap non-logam. Kilap non-logam antara lain kilap mutiara, kilap gelas, kilap sutera, kilap resin dan kilap tanah.

2.1.2 Sifat Kimia Mineral

Mineral pembentuk batuan dikelompokkan menjadi 4 :

2.1.2.1 Mineral Sillikat

Hampir 90 % mineral pembentuk batuan termasuk dalam mineral silikat. Mineral silikat merupakan mineral persenyawaan antara silikon dan oksigen dengan beberapa unsur metal. Karena jumlahnya yang besar, maka hampir 90 % berat dari kerak bumi terdiri dari miineral silikat dan hamppir 100 % dari mantel bumi.

2.1.2.2 Mineral Oksida

Terbentuk sebagai akibat persenyawaan langsung antara oksigen dan unsur tertentu. Susunannya lebih sederhana dibanding silikat. Mineral oksida umumnya lebih keras dibanding mineral lainnya kecuali silikat. Mineral oksida juga lebih berat kecuali oksida. Unsur yang paling utama pada silikat antara lain besi, chroom, mangan, timah dan alumunium.

2.1.2.3 Mineral sulfida

Merupakan mineral hasil persenyawaan langsung antara unsur tertentu dengan sulfur (belerang) seperti besi, perak, tembaga, timbal, seng dan mercuri. Beberapa dari mineral sulfida ada yang memiliki nilai ekonomis, seperti pirit (FeSO₃), chalcocite (Cu₂S), galena (PbS), dan sphalerit (ZnS).

2.1.2.4 Mineral-mineral karbonat dan sulfat

Merupakan persenyawaan dengan ion (CO₃)₂-, dan disebt karbonat. Upamanya persenyawaan dengan Ca, dinamakan kalsium karbonat, CaCO₃ dikenal sebagai mineral kalsit. Mineral ini merupakan susunan utama pembentuk utama batuan sedimen.

2.2 Batuan Beku

Gambar 2.1 Batuan Beku

Batuan beku (igneos rock) adalah batuan yang terbentuk langsung dari magma, baik di bawah permkaan bumi maupun di atas permukaan bumi. Terbentuk karena pembekuan magma, magma yang keluar dari perut bumi mengalami pembekuan karena suhu di kulit bumi jauh lebih rendah dibandingkan dari mineral-mineral primer (silikat), instrusi, ekstrusi, hidrotermal, masiv dan kompak.

Proses pendinginan pada batuan beku terjadi melalui 2 cara yakni yang pertama melalui cara plutonik yaitu sebagai akibat proses menerobosnya magma (intrusi magmatik) naik ke atas menuju permukaan bumi melalui rekahan-rekahan dan batuan terbentuk secara mengkristal dengan perlahan seiring dengan menurunnya temperatur dari magma.

Proses yang kedua melalui cara vulkanik yaitu melalui letusan gunung api dimana magma mencapai permukaan sebagai lava atau melalui fragment-fragment yang dimuntahkan gunung api.

Mineral-mineral yang terdapat dalam batuan beku antara lain :

2.2.1 Essential minerals

Adalah mineral yang terbentuk langsung dari pembekuan magma, dalam jumlah melimpah sehingga kehadirannya sangat menentukan nama batuan beku.

2.2.2 Accessory minerals

Adalah mineral yang juga terbentuk pada saat pembekuan magma tetapi jumlahnya sangat sedikit sehingga kehadirannya tidak memengaruhi penamaan batuan. Misalnya kromit, magnetit, ilmenit, rutil dan zirkon. Mineral essensial dan mineral tambahan di dalam batuan beku tersebut sering disebut sebagai mineal primer, karena terbentuk langsung sebagai hasil pembekuan dari magma.

2.2.3 Secondary minerals

Adalah mineral ubahan dari mineral primer sebagai akibat pelapukan, reaksi hidrotermal, atau hasil metamorfosisme. Dengan demikian mineral sekunder ini tidak ada hubungannya dengan pembekuan magma. Mineral sekunder akan dipertimbangkan memengaruhi nama batuan ubahan saja, yang akan diuraikan pada acara analisis batuan ubahan. Contoh mineral sekunder adalah kalsit, klorit, pirit, limonit, dan mineral lempung.

2.2.4 Gelas atau kaca

Adalah mineral primer yang tidak membentuk kristal atau amorf. Mineral ini sebagai hasil pembekuan magma yang sangat cepat dan hanya terjadi pada batuan beku luar atau batuan gunung api, sehingga sering disebut kaca gunung api (vulcanic glass).

2.2.5 Mineral felsik

Adalah mineral primer atau mineral utama pembentuk batuan beku, berwarna cerah atau terang, tersusun oleh unsur-unsur Al, Ca, K dan Na. Mineral felsik dibagi menjadi tiga, yaitu felspar, felspatoid (foid), dan kuarsa. Di dalam batuan, apabila mineral foid ada maka kuarsa tidak muncul dan sebaliknya. Selanjutnya, felspar dibagi lagi menjadi alkali felspar dan plagioklas.

2.2.6 Mineral mafik

Adalah mineral primer berwarna gelap, tersusun oleh unsur-unsur Mg dan Fe. Mineral mafik terdiri dari olivin, piroksen, amfibol (umumnya jenis hornblende), biotit dan muskovit.

Batuan beku dapat diklasifikasikan berdasarkan cara terjadinya, kandungan SiO_2, dan indeks warna. Dengan demikian daat ditentukan nama batuan yang berbeda-beda meskipun dalam jenis batuan yang sama, menurut dasar klasifikasinya. Klasifikasi berdasarkan cara terjadinya, menurut Rosenbusch (1877-1976) batuan beku dinagi menjadi :

1. Effisive rock, untuk batuan beku yang terbentuk di permukaan

2. Dike rock, untuk batuan beku yang terbentuk dekat permukaan

3. Deep seated rock, untuk batuan beku yang jauh di dalam bumi. Oleh W. T. Huang (1962), jenis batuan ini disebut plutonik, sedangbatuan effusive disebut batuan vulkanik.

Klasifikasi berdasarkan kandungan SiO₂ (C. L. Hgnes, 1962), yaitu :

1. Batuan beku asam, apabila kandungan SiO₂ lebih dari 66 %. Contohnya adalah riolit

2. Batuan beku intermediate, apabila andungan SiO₂ antara 52 %-66 %. Contohnya dalah dasit

3. Batuan beku basa, apabila kandungan SiO₂ antara 45 %-52 %. Contohnya adalah andesit

4. Batuan beku ultra basa, apabila kandungan SiO₂ kurang dari 45 %. cotohnya dalah basalt

Klasifikasi berdasarkan indeks warna (S. J. Shand, 1943), yaitu :

1. Leucoctaris rock, apabila mengandung kurang dari 30 % mineral mafik

2. Mesococtik rock, apabila mengandung 30 %-60 % mineral mafik

3. Melanocractik rock, apabila mengandung lebih dari 60 % mineral mafik

Sedangkan menurut S. J. Ellis (1948) juga membagi batuan beku berdasarkan indeks warnanya sebagai berikut :

1. Holofelsic, untuk batuan beku dengan indeks warna kurang dari 10 %

2. Felsic, untuk batuan beku dengan indeks warna 10 % sampai 40 %

3. Mafelsic, untuk batuan beku dengan indeks warna 40 % sampai 70 %

4. Mafik, untuk batuan beku dengan indeks warna lebih dari 70 %

2.3 Batuan Sedimen

Gambar 2.2 Batuan Sedimen

Batuan sedimen atau endapan terbentuk karena adanya proses pelapukan, transportasi dan pengendapan batuan dipermukaan bumi. Hasil pelapukan tersebut berupa butiran-butiran yang memiliki bentuk yang bermacam-macam. Butiran-butiran hasil pelapukan ada yang menumpuk ditempatnya dan ada yang terangkut oleh angin atau air.

Setelah mengendap cukup lama, butiran-butiran tersebut menyatu dan terbentuklah endapan. Berdasarkan bentuk butirannya, batuan endapan dibedakan menjadi :

2.3.1 Konglomerat

Konglomerat adalah batuan endapan yang butirannya kasar dan bundar.

Gambar 2.3 Konglomerat

2.3.2 Breksi

Breksi adalah batuan endapan yang butirannya kasar dan bersudut-sudut tajam.

Gambar 2.4 Breksi

2.3.2 Batu pasir

Berasal dari endapan pasir yang mengeras. Mempunyai warna yang beraneka ragam bergantung pada warna endapan pasir yang menyusunnya.

Gambar 2.5 Batu Pasir

2.3.3 Batu serpih

Berasal dari endapan mineral yang halus dan licin sehingga sangat mudah retak. Warna batu serpih bermacam-macam, antara lain hitam, hijau, kuning, abu-abu, dan merah. Batu serpih disebut juga batu lempung karena terbentuk dari endapan lempung.

Gambar 2.6 Batu Serpih

2.3.4 Batu kapur

Batu kapur terbentuk dari organisme-organisme yang telah mati. Organisme tersebut antara lain siput, kerang dan hewan lainnya. Rangka hewan banyak mengandung kapur. Jika mati, rangka hewan tidak musnah, tetapi memadat membentuk batu kapur.

Gambar 2.7 Batu Kapur

2.4 Batuan Metamorf

Gambar 2.8 Batuan Metamorf

Batuan malihan atau metamorf adalah proses rekristalisasi di dalam kerak bumi (3-20 km) yang keseluruhannya atau sebagian besar terjadi dalam keadaan padat, yakni tanpa melalui fasa cair, sehingga terbentuk struktur dan mineral baru akibat pengaruh temperatur (T) (200-650 °C) dan tekanan (P) yang tinggi.

Batuan malihan terjadi karena metamorfosis (proses malih) batuan dalam kerak bumi. Batuan ini dapat terjadi dalam waktu yang lama akibat tekanan dan suhu yang tinggi. Batuan malihan merupakan jenis batuan yang sifat-sifatnya berubah sebagai akibat adanya tekanan yang kuat dan suhu yang tinggi. Tekanan yang tinggi disebabkan oleh tindihan batuan yang ada di atasnya, sedangkan suhu yang tinggi disebabkan oleh kedekatan atau persentuhan dengan magma.

Mineral penyusun batuan metamorf dapat dibedakan menjadi mineral-mineral yang :

1. Mineral yang berbentuk kubus : kuarsa, feldspar, kalsit, garnet dan piroksin.

Gambar 2.9 kuarsa

Gambar 2.10 kalsit Gambar 2.11 garnet

2. Berbentuk bukan kubus : mika, amfibol (hornblende), hematit, drafit dan talk.

Gambar 2.12 amfibol Gambar 2.13 hematit

3. Minersl-minersl petunjuk yang biasa terdapat dalam batuan metamorf, seperti : garnet, andalusit, kianit, silimanit, staurolit, kordierit, epidot dan klorit.

Dari kenampakan tiga dimensional, fabrik dapat dibedakan menjadi :

1. Isotropik : susunan btir ke segala arah tampak sama

2. Anisotropik : kenampakan susunan butir mineral tidak sama ke segala arah

Macam-macam struktur merupakan hubungan antarbutir penyusun dalam batuan metamor dapat dibedakan menjadi 2 macam :

1. Berfoliasi

Bila pada batuan metamorf terdapat penjajaran mineral-mineral yang terdapat dalam batuan tersebut.

2. Non-foliasi

Bila pada batuan metamorf tidak terdapat penjajaran mineral-mineral yang terdapat dalam batuan tersebut

Komposisi mineral dalam batuan metamorf dapat dikelompokkan dalam dua macam, yaitu mineral yang tahan terhadap proses metamorfisme dan minerala baru yang terbentuk selama atau akibat proses metamorfisme. Contohnya mineral kwarsa adalah mineral yang sangat stabil dan mampu bertahan terhadap proses metamorfisme sehingga kwarsa tetap hadir dalam batuan metamorf.

Sedangkan mineral lempung akan berubah menjadi mineral lain selama proses metamorfisme selama proses sesuai dengan kondisi yang baru. Mineral-mineral yang terdapat pada batuan metamorf antara lain kuarsa, mika, feldspar, karbonat, dan mineral lempung.

1. Kuarsa

Kuarsa adalah salah satu mineral yang umum ditemukan di kerak kontinen bumi, terutama pada batuan metamorf. Mineral ini memiliki struktur kristal heksagonal yang terbuat dari silika trigonal terkristalisasi (silikon dioksida, SiO₂), dengan skala kekerasan Mohs 7 dan densitas 2,65 g/cm³. Bentuk umum kuarsa adalah prisma segienam yang memiliki ujung piramid segienam.

2. Feldspar

Feldspar merupakan mineral yang paling umum di kerak bumi, sehingga sangat mungkin untuk menemukannya dalam batuan yang ada. Mineral jenis ini dapat ditemukan pada ketiga jenis batuan yang ada.

Sebagai mineral silikat pembentuk batuan, feldspar mempunyai kerangka struktur tektosilikat yang menunjukkan empat atom oksigen dalam struktur tetrahedral SiO₂ yang dipakai juga oleh struktur tetrahedral lainnya. Kondisi ini menghasilkan kisi-kisi kristal seimbang terutama bila ada kation lain yang masuk ke dalam struktur tersebut seperti pengganttian silikon oleh alumunium.

Terlepas dari bentuk strukturnya, apakah triklin atau monoklin, feldspar secara kimiawi dibagi menjadi empat kelompok mineral yaitu kalium feldspar (KalSi₃O₈) sedangkan secara minealogi feldspar dikelompokkan menjadi plagioklas dan K-feldspar. Plagioklas merupakan seri yang menerus suatu larutan padat tersusun dari variasi komposisi natrium feldspar dan kalsium feldspar.

Plagioklas feldspar hampir selalu memperlihatkan kenampakan melidah yang kembar (lameller twinning) bila sayatan tipis mineral tersebut dilihat secara mikroskopis. Sifat optis yang progresif sejalan dengan berubahnya komposisi mineralogi memudahkan dalam identifikasi mineral-mineral feldspar yang termasuk ke dalam kelompok plahioklas tersebut. Na-plagioklas banyak ditemukan dalam batuan yang kaya akan unsur alkali (granit dan sianit). Andesin dan oligoklas terdapat pada batuan intermediate sepertidiorit sedangkan labradorit, bitownit dan anortit biasanya sebagai komponen batuab basa (gabro) dan anortosit.

Mineral yang termasuk kelompok K-feldspar diklasifikasikan berdasarkan suhu ristalisasinya, mulai dari sanidin (suhu tinggi), ortoklas, miroklin sampai adu-laria (suhu rendah). Keempat mineral mempunyai rumus kimia yang sama yaitu KalSi₃O₈ dan terutama ditemukan pada batuan metamorf dan hasil re-work pada batuan sedimen.

Keberadaan feldspar dalam kerak bumi cukup melimpah. Walaupun demikian, untuk keperluan komersial dibutuhkan feldspar yang memiliki kandungan (K₂O + Na₂O) > 10 %%. Selain itu, material pengotor oksida besi, kuarsa, oksida titanium dan pengotor lain yang berasosiasi dengan feldspar diusahakan sedikit mungkin.