Jenis Jenis Batuan. Batu adalah sejenis bahan yang terdiri daripada mineral dan dikelaskan menurut komposisi mineral. Pengkelasan ini dibuat dengan berdasarkan:
a. Kandungan mineral yaitu jenis-jenis mineral yang terdapat di dalam batu ini.
b. Tekstur batu, yaitu ukuran dan bentuk hablur-hablur mineral di dalam batu;
c. Struktur batu, yaitu susunan hablur mineral di dalam batu.
d. Proses pembentukan
Terbentuknya Batuan
Pembentukan berbagai macam mineral di alam akan menghasilkan berbagai jenis batuan tertentu. Proses alamiah tersebut bisa berbeda-beda dan membentuk jenis batuan yang berbeda pula. Pembekuan magma akan membentuk berbagai jenis batuan beku. Batuan sedimen bisa terbentuk karena berbagaiproses alamiah, seperti proses penghancuran atau disintegrasi batuan, pelapukan kimia, proses kimiawi dan organis serta proses penguapan/ evaporasi. Letusan gunung api sendiri dapat menghasilkan batuan piroklastik. Batuan metamorf terbentuk dari berbagai jenis batuan yang telah terbentuk lebih dahulu kemudian mengalami peningkatan temperature atau tekanan yang cukup tinggi, namun peningkatan temperature itu sendiri maksimal di bawah temperature magma.
Batuan Beku
Magma dapat mendingin dan membeku di bawah atau di atas permukaan bumi. Bila membeku di bawah permukaan bumi, terbentuklah batuan yang dinamakan batuan beku dalam atau disebut juga batuan beku intrusive (sering juga dikatakan sebagai batuan beku plutonik). Sedangkan, bila magma dapat mencapai permukaan bumi kemudian membeku, terbentuklah batuan beku luar atau batuan beku ekstrusif.
Batuan Beku Dalam
Magma yang membeku di bawah permukaan bumi, pendinginannya sangat lambat (dapat mencapai jutaan tahun), memungkinkan tumbuhnya kristal-kristal yang besar dan sempurna bentuknya, menjadi tubuh batuan beku intrusive. Tubuh batuan beku dalam mempunyai bentuk dan ukuran yang beragam, tergantung pada kondisi magma dan batuan di sekitarnya. Magma dapat menyusup pada batuan di sekitarnya atau menerobos melalui rekahan-rekahan pada batuan di sekelilingnya.
Bentuk-bentuk batuan beku yang memotong struktur batuan di sekitarnya disebut diskordan, termasuk di dalamnya adalah batholit, stok, dyke, dan jenjang volkanik.
* Batholit, merupakan tubuh batuan beku dalam yang paling besar dimensinya. Bentuknya tidak beraturan, memotong lapisan-lapisan batuan yang diterobosnya. Kebanyakan batolit merupakan kumpulan massa dari sejumlah tubuh-tubuh intrusi yang berkomposisi agak berbeda. Perbedaan ini mencerminkan bervariasinya magma pembentuk batholit. Beberapa batholit mencapai lebih dari 1000 km panjangnya dan 250 km lebarnya. Dari penelitian geofisika dan penelitian singkapan di lapangan didapatkan bahwa tebal batholit antara 20-30 km. Batholite tidak terbentuk oleh magma yang menyusup dalam rekahan, karena tidak ada rekahan yang sebesar dimensi batolit. Karena besarnya, batholit dapat mendorong batuan yang di1atasnya. Meskipun batuan yang diterobos dapat tertekan ke atas oleh magma yang bergerak ke atas secara perlahan, tentunya adaproses lain yang bekerja. Magma yang naik melepaskan fragmen-fragmen batuan yang menutupinya. Proses ini dinamakan stopping. Blok-blok hasil stopping lebih padat dibandingkna magma yang naik, sehingga mengendap. Saat mengendap fragmen-fragmen ini bereaksi dan sebagian terlarut dalam magma. Tidak semua magma terlarut dan mengendap di dasar dapur magma. Setiap frgamen batuan yang berada dalam tubuh magma yang sudah membeku dinamakan Xenolith.
* Stock, seperti batolit, bentuknya tidak beraturan dan dimensinya lebih kecil dibandingkan dengan batholit, tidak lebih dari 10 km. Stock merupakan penyerta suatu tubuh batholit atau bagian atas batholit.
* Dyke, disebut juga gang, merupakan salah satu badan intrusi yang dibandingkan dengan batholit, berdimensi kecil. Bentuknya tabular, sebagai lembaran yang kedua sisinya sejajar, memotong struktur (perlapisan) batuan yang diterobosnya.
* Jenjang Volkanik, adalah pipa gunung api di bawah kawah yang mengalirkan magma ke kepundan. Kemudaia setelah batuan yang menutupi di sekitarnya tererosi, maka batuan beku yang bentuknya kurang lebih silindris dan menonjol dari topografi disekitarnya.
Bentuk-bentuk yang sejajar dengan struktur batuan di sekitarnya disebut konkordan diantaranya adalah sill, lakolit dan lopolit.
* Sill, adalah intrusi batuan beku yang konkordan atau sejajar terhadap perlapisan batuan yang diterobosnya. Berbentuk tabular dan sisi-sisinya sejajar.
* Lakolit, sejenis dengan sill. Yang membedakan adalah bentuk bagian atasnya, batuan yang diterobosnya melengkung atau cembung ke atas, membentuk kubah landai. Sedangkan, bagian bawahnya mirip dengan Sill. Akibatproses-proses geologi, baik oleh gaya endogen, maupun gaya eksogen, batuan beku dapt tersingka di permukaan.
* Lopolit, bentuknya mirip dengan lakolit hanya saja bagian atas dan bawahnya cekung ke atas.
Batuan beku dalam selain mempunyai berbagai bentuk tubuh intrusi, juga terdapat jenis batuan berbeda, berdasarkan pada komposisimineral pembentuknya. Batuan-batuan beku luar secara tekstur digolongkan ke dalam kelompok batuan beku fanerik.
Batuan Beku Luar
Magma yang mencapai permukaan bumi, keluar melalui rekahan atau lubang kepundan gunung api sebagai erupsi, mendingin dengan cepat dan membeku menjadi batuan ekstrusif. Keluarnya magma di permukaan bumi melalui rekahan disebut sebagai fissure eruption. Pada umumnya magma basaltis yang viskositasnya rendah dapat mengalir di sekitar rekahannya, menjadi hamparan lava basalt yang disebut plateau basalt. Erupsi yang keluar melalui lubang kepundan gunung api dinamakan erupsi sentral. Magma dapat mengalir melaui lereng, sebagai aliran lava atau ikut tersembur ke atas bersama gas-gas sebagai piroklastik. Lava terdapat dalam berbagai bentuk dan jenis tergantung apda komposisi magmanya dan tempat terbentuknya.
Apabila magma membeku di bawah permukaan air terbentuklah lava bantal (pillow lava), dinamakan demikian karena pembentukannya di bawah tekanan air.
Dalam klasifikasi batuan beku batuan beku luar terklasifikasi ke dalam kelompok batuan beku afanitik.
Klasifikasi Batuan Beku
Pengelompokan atau klasifikasi batuan beku secara sederhana didasarkan atas tekstur dan komposisi mineralnya. Keragaman tekstur batuan beku diakibatkan oleh sejarah pendinginan magma, sedangkan komposisimineral bergantung pada kandungan unsure kimia magma induk dan lingkungan krsitalisasinya.
Tekstur Batuan Beku
Beberapa tekstur batuan beku yang umum adalah:
1. Gelas (Glassy), tidak berbutir atau tidak memiliki Kristal (amorf)
2. Afanitik (fine grained texture), bebrutir sangat halus ร hanya dapat dilihat dengan mikroskop
3. Fanerik (coarse grained texture), berbutir cukup besar sehingga komponen mineral pembentuknya dapat dibedakan secara megaskopis.
4. Porfiritik, merupakan tekstur yang khusus di mana terdapat campuran antara butiran-butian kasar di dalam massa dengan butiran-butiran yang lebih halus. Butiran besar yang bentuknya relative sempurna disebut Fenokrist sedangkan butiran halus di sekitar fenokrist disebut massadasar.
Batuan Metamorf
Batuan metamorf adalah jenis batuan yang secara genetis terebntuk oleh perubahan secara fisik dari komposisi mineralnya serta perubahan tekstru dan strukturnya akibat pengaruh tekanan (P) dan temperature (T) yang cukup tinggi. Kondisi-kondisi yang harus terpenuhi dalam pembentukan batuan metamorf adalah:
· Terjadi dalam suasana padat
· Bersifat isokimia
· Terbentuknya mineral baru yang merupakan mineral khas metamorfosa
· Terbentuknya tekstur dan struktur baru.
Proses metamorfosa diakibatkan oleh dua factor utama yaitu Tekanan dan Temperatur (P dan T). Panas dari intrusi magma adalah sumber utama yang menyebabkan metamorfosa. Tekanan terjadi diakibatkan oleh beban perlapisan diatas (lithostatic pressure) atau tekanan diferensial sebagai hasil berbagai stress misalnya tektonik stress (differential stress). Fluida yang berasal dari batuan sedimen dan magma dapat mempercepat reaksi kima yang berlangsung pada saatproses metamorfosa yang dapat menyebabkan pembentukan mineral baru. Metamorfosis dapat terjadi di setiap kondisi tektonik, tetapi yang paling umum dijumpai pada daerah kovergensi lempeng.
Jenis-jenis metamorfosa adalah:
* Metamorfosa kontak ร dominan pengaruh suhu
* Metamorfosa dinamik ร dominan pengaruh tekanan
* Metamorfosa Regional ร kedua-duanya (P dan T) berpengaruh
Fasies metamorfosis dicirikan oleh mineral atau himpunan mineral yang mencirikan sebaran T dan P tertentu. Mineral-mineral itu disebut sebagai mineral index. Beberapa contoh mineral index antara lain:
· Staurolite: intermediate ร high-grade metamorphism
· Actinolite: low ร intermediate metamorphism
· Kyanite: intermediate ร high-grade
· Silimanite: high grade metamorphism
· Zeolite: low grade metamorphism
· Epidote: contact metamorphism
Pada prinsipnya batuan metamorfosa diklasifikasikan berdasarkan struktur. Struktur foliasi terjadi akibat orientasi dari mineral, sedangkan non-foliasi yang tidak memperlihatkan orientasi mineral. Foliasi merujuk kepada kesejajaran dan segregasi mineral-mineral pada batuan metamorf yang inequigranular.
Batuan metamorf befoliasi membentuk urutan berdasarkan besar butir dan atau berdasarkan perkembangan foliasi. Urut-urutannya adalah: slate ร phyllite ร schist ร gneiss. Selain menunjukkan besar butir dan derajat foliasi urut-urutan ini juga menunjukkan kandungan mika yang semakin banyak dari kiri ke kanan. Salah satu ciri khas batuan metamorf yang dapat teridentifikasi adalah kenampakkan kilap mika.
Sedangkan, untuk batuan metamorf non-foliasi contohnya adalah marmer, kuarsit dan hornfels.
Sementara itu, untuk tekstur mineral pada batuan metamorfosa dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
· Lepidoblastik : terdiri dari mineral-mineral tabular/pipih, misalnya mineral mika (muskovit, biotit)
· Nematoblastik : terdiri dari mineral-mineral prismatik, misalnya mineral plagioklas, k-felspar, piroksen
· Granoblastik : terdiri dari mineral-mineral granular (equidimensional), dengan batas-batas sutura (tidak teratur), dengan bentuk mineral anhedral, misalnya kuarsa.
· Tekstur Homeoblastik : bila terdiri dari satu tekstur saja, misalnya lepidoblastik saja.
· Tekstur Hetereoblastik : bila terdiri lebih dari satu tekstur, misalnya lepidoblastik dan granoblastik
Batuan Piroklastik
Berdasarkan kata pembentuknya:
Pyro ร pijar
Klastik ร fragmen
Dapat disimpulkan bahwa batuan piroklastik adalah suatu batuan yang terbentuk dari hasil langsung letusan gunung api (direct blast) yang kemudian terendapkan pada permukaan sesuai dengan keadaan permukaannya (endapan piroklastik) dan lalu mengalami litifikasi untuk menjadi batuan piroklastik.
Mekanisme pengendapan piroklast adalah sebagai berikut:
· Pyroclastic Flow Deposits
Macam :
– block & ash flows
-scoria flows
-pumice / ash flows
Distribusi / penyebaran : di lembah / depresi; struktur : perlapisan (graded bedding, paralel laminasi); tekstur : sortasi buruk, terdiri dari kristal, litik, dan gelas (pumis); bagian bawah : pyroclastic surge deposits
· Pyroclastic Fall Deposits
· Pyroclastic Surge Deposits
Partikel, gas dan air vulkanik konsentrasi rendah yang mengalir dalam mekanisme turbulensi sebagai sebuah gravity flow (runtuhan). Macam-macamnya adalah base, ground dan ash cloud. Strukturnya cross-bedding dengan sortasi yang buruk.
Klasifikasi batuan piroklastik berdasrkan ukurannya (Schmid, 1981)
Ukuran
Piroklas
Endapan piroklastik
Tefra (tak terkonsolidasi)
Batuanpiroklastik (terkonsolidasi)
> 64 mm
Bom, blok
Lapisan bom / blok
Tefra bom atau blok
Aglomerat, breksi piroklastik
2 – 64 mm
lapili
Lapisan lapili atau
Tefra lapili
Batulapili (lapillistone)
1/16 – 2 mm
Abu/debu kasar
Abu kasar
Tuf kasar
< 1/16 mm
Abu/debu halus
Abu/debu halus
tuf halus
Berdasarkan terbentuknya, fragmen piroklast dapat dibagi menjadi:
· Juvenile pyroclasts : hasil langsung akibat letusan, membeku dipermukaan (fragmen gelas, kristal pirojenik)
· Cognate pyroclasts : fragmen batuan hasil erupsi terdahulu (dari gunungapi yang sama)
· Accidental pyroclasts : fragmen batuan berasal dari basement (komposisi berbeda)
Fragmen:
1. Gelas/ Amorf
2. Litik
3. Kristalin
Mineral-Mineral Alterasi
Alterasi = Metasomatisme
Merupakan perubahan komposisi mineralogy batuan (dalam keadaan padat) karena pengaruh Suhu dan Tekanan yang tinggi dan tidak dalam kondisi isokimia menghasilkan mineral lempung, kuarsa, oksida atau sulfida logam.
Proses alterasi merupakan peristiwa sekunder, tidak selayaknya metamorfisme yang merupakan peristiwa primer. Alterasi terjadi pada intrusi batuan beku yang mengalami pemanasan dan pada struktur tertentu yang memungkinkan masuknya air meteoric untuk dapat mengubah komposisi mineralogy batuan.
Beberapa contoh mineral alterasi antara lain:
· Kalkopirit
· Pirit
· Limonit
· Garnierit
· Epidote
· Malakit
· Khlorit
· Orphiment
· Realgar
· Galena
Batuan Sedimen
Batuan sedimen adalah batuan yang terbentuk dari pecahan atau hasil abrasi dari sedimen, batuan beku, metamorf yang tertransport dan terendapkan kemudian terlithifikasi.
Ada dua tipe sedimen yaitu: detritus dan kimiawi. Detritus terdiri dari partikel-2 padat hasil dari pelapukan mekanis. Sedimen kimiawi terdiri dari mineral sebagai hasil kristalisasi larutan dengan proses inorganik atau aktivitas organisme. Partikel sedimen diklasifikasikan menurut ukuran butir, gravel (termasuk bolder, cobble dan pebble), pasir, lanau, dan lempung. Transportasi dari sedimen menyebabkan pembundaran dengan cara abrasi dan pemilahan (sorting). Nilai kebundaran dan sorting sangat tergantung pada ukuran butir, jarak transportasi dan proses pengendapan. Proses litifikasi dari sedimen menjadi batuan sedimen terjadi melalui kompaksi dan sementasi.
Batuan sedimen dapat dibagi menjadi 3 golongan:
1. Batuan sedimen klastik ร terbentuk dari fragmen batuan lain ataupun mineral
2. Batuan sedimen kimiawi ร terbentuk karena penguapan, evaporasi
3. Batuan sedimen organic ร terbentuk dari sisa-sisa kehidupan hewan/ tumbuhan
Klasifikasi batuan sedimen klastik adalah berdasarkan besar butirnya, oleh karenanya digunakan skala Wentworth. Sedangkan untuk klasifikasi batuan sedimen kimiawi dilakukan berdasarkan matriks maupun fragmennya dengan klasifikasi dari Dunham, Embry-Klovan.
sumber: *http://id.shvoong.com/exact-sciences/earth-sciences/1928347-batuan/
*http://kuningtelorasin.wordpress.com/batuan-macam-dan-pembentukannya/
Minggu, 20 Maret 2011
MENGENAL TANAMAN PADI LEBIH DEKAT
Padi merupakan tanaman pangan berupa rumput berumpun. Tanaman pertanian kuno berasal dari dua benua yaitu Asia dan Afrika Barat tropis dan subtropis. Bukti sejarah memperlihatkan bahwa penanaman padi di Zhejiang (Cina) sudah dimulai pada 3.000 tahun SM. Fosil butir padi dan gabah ditemukan di Hastinapur Uttar Pradesh India sekitar 100-800 SM. Selain Cina dan India, beberapa wilayah asal padi adalah, Bangladesh Utara, Burma, Thailand, Laos, Vietnam.
Jenis Tanaman
Klasifikasi botani tanaman padi adalah sebagai berikut:
Divisi : Spermatophyta
Sub divisi : Angiospermae
Kelas : Monotyledonae
Keluarga : Gramineae (Poaceae)
Genus : Oryza
Spesies : Oryza spp.
Terdapat 25 spesies Oryza, yang dikenal adalah O. sativa dengan dua subspecies yaitu Indica (padi bulu) yang ditanam di Indonesia dan Sinica (padi cere). Padi dibedakan dalam dua tipe yaitu padi kering (gogo) yang ditanam di dataran tinggi dan padi sawah di dataran rendah yang memerlukan penggenangan.
Varitas unggul nasional berasal dari Bogor: Pelita I/1, Pelita I/2, Adil dan Makmur (dataran tinggi), Gemar, Gati, GH 19, GH 34 dan GH 120 (dataran rendah). Varitas unggul introduksi dari International Rice Research Institute (IRRI) Filipina adalah jenis IR atau PB yaitu IR 22, IR 14, IR 46 dan IR 54 (dataran rendah); PB32, PB 34, PB 36 dan PB 48 (dataran rendah).
Manfaat Tanaman
Beras merupakan makanan sumber karbohidrat yang utama di kebanyakan Negara Asia. Negara-negara lain seperti di benua Eropa, Australia dan Amerika mengkonsumsi beras dalam jumlah yang jauh lebih kecil daripada negara Asia. Selain itu jerami padi dapat digunakan sebagai penutup tanah pada suatu usaha tani.
Jenis Tanaman
Klasifikasi botani tanaman padi adalah sebagai berikut:
Divisi : Spermatophyta
Sub divisi : Angiospermae
Kelas : Monotyledonae
Keluarga : Gramineae (Poaceae)
Genus : Oryza
Spesies : Oryza spp.
Terdapat 25 spesies Oryza, yang dikenal adalah O. sativa dengan dua subspecies yaitu Indica (padi bulu) yang ditanam di Indonesia dan Sinica (padi cere). Padi dibedakan dalam dua tipe yaitu padi kering (gogo) yang ditanam di dataran tinggi dan padi sawah di dataran rendah yang memerlukan penggenangan.
Varitas unggul nasional berasal dari Bogor: Pelita I/1, Pelita I/2, Adil dan Makmur (dataran tinggi), Gemar, Gati, GH 19, GH 34 dan GH 120 (dataran rendah). Varitas unggul introduksi dari International Rice Research Institute (IRRI) Filipina adalah jenis IR atau PB yaitu IR 22, IR 14, IR 46 dan IR 54 (dataran rendah); PB32, PB 34, PB 36 dan PB 48 (dataran rendah).
Manfaat Tanaman
Beras merupakan makanan sumber karbohidrat yang utama di kebanyakan Negara Asia. Negara-negara lain seperti di benua Eropa, Australia dan Amerika mengkonsumsi beras dalam jumlah yang jauh lebih kecil daripada negara Asia. Selain itu jerami padi dapat digunakan sebagai penutup tanah pada suatu usaha tani.
Jumat, 18 Maret 2011
PROSES PEMBENTUKAN BAHAN GALIAN
Bahan galian adalah semua bahan atau subtansi yang terjadi dengan sendirinya di alam dan sangat dibutuhkan oleh manusia untuk berbagai keperluan industrinya. Bahan tersebut dapat berupa logam maupun non logam, dan dapat berupa bahan tunggal ataupun berupa campuran lebih dari satu bahan.
Proses terbentuknya endapan bahan galian adalah komplek dan sering lebih dari satu proses yang bekerja bersama-sama. meskipun dari satu jenis bahan, misalnya logam, kalau terbentuk oleh proses yang berbeda maka akan menghasilkan tipe endapan yang berbeda pula. Contohnya adalah endapan bijih besi, endapan ini dapat dihasilkan oleh proses diferensiasi magmatik oleh larutan hidrotermal, oleh proses sedimentasi ataupun oleh proses pelapukan. Tiap-tiap proses akan menghasilkan endapan bijih besi yang berbeda-beda baik dalam mutu, besarnya cadangan, maupun jenis mineral-mineral ikutannya.
Diantara tenaga-tenaga geologi yang membentuk endapan bahan galian, maka air memegang peranan yang dominan. Di dalam peranannya, air dapat dalam bentuk uap air, air magmatik yang panas, air laut, air sungai, air tanah, air danau maupun air permukaan. Disamping air, maka temperatur, reaksi-reaksi kimia, sinar matahari, metamorfisme, tenaga-tenaga arus dan gelombang, juga merupakan faktor-faktor pembentuk endapan bahan galian.
Mengenal dan mengetahui proses-proses yang dapat membentuk endapan bahan galian ini akan sangat membantu dalam pencarian, penemuan dan pengembangan bahan galian.
Tabel. Proses dan pembentukan jenis deposit
Proses Deposit yang dihasilkan
1. Konsentrasi magmatik Deposit magmatik
2. Sublimasi Sublimat
3. Kontak metasomatisme Deposit kontak metasomatik
4. Konsentrasi hidrotermal Pengisian celah-celah terbuka
Pertukaran ion pada batuan
5. Sedimentasi Lapisan-lapisan sedimenter
Evaporit.
6. Pelapukan Konsentrasi residuil
Placer.
7. Metamorfisme Deposit metamorfik
8. Hidrologi Air tanah, garam tanah, endapan caliche.
1. Konsentrasi magmatik
Beberapa dari mineral yang terdapat dalam batuan beku banyak yang mempunyai nilai ekonomis, tetapi pada umumnya konsentrasi terlalu kecil untuk dapat diproduksi secara komersial, oleh karena itu diperlukan suatu proses konsentrasi untuk dapat mengumpulkan bahan-bahan tersebut dalam suatu deposit yang ekonomis. Konsentrasi tersebut terjadi pada saat batuan beku masih berupa magma, karenanya disebut konsentrasi oleh proses magmatik. Perkecualian pada intan, dimana tidak diperlukan konsentrasi, tetapi suatu kristal tunggal saja sudah cukup berharga.
Deposit bahan galian sebagai hasil endapan proses magmatik ini memiliki ciri-ciri adanya hubungan yang dekat dengan batuan beku intrusif dalam atau intrusif menengah. Konsentrasi magmatik dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. Magmatik awal :
- Kristalisasi tanpa konsentrasi : intan
- Kristalisasi dan pemisahan : khron, platina
b. Magmatik akhir :
- Akumulasi dan atau injeksi larutan residual : besi titan, platina, titan, khron.
- Akumulasi dan pemisahan larutan : beberapa tipe deposit nikel dan tembaga.
- Pegmatit.
Hasil atau produk dari proses magmatik dapat dibagi menjadi 4 jenis, yaitu logam tunggal (native metal), oksida, silfisa dan batu mulia (gemstone).
Contoh logam tunggal : Platina, Emas, Perak, Besi-Nikel.
Contoh oksida : Besi (magnetit, hematit), Besi-titan (magnetit bertitan), Titan (ilmenit), Khrom (kromit), Tungsten (wolframit).
Contoh sulfida : Nikel-tembaga (kalkopirit), Nikel (pentlandit, molibdenit).
Contoh batu mulia : Intan, Garnet (almandit), Peridotit.
2. Sublimasi
Proses sublimasi merupakan proses yang tidak begitu berarti dalam pembentukan bahan galian, tetapi memang ada bahan galian yang terbentuk oleh proses ini.
Proses sublimasi menyangkut perubahan langsung dari keadaan gas atau uap menajdi keadaan padat, tanpa melalui fase cair. Proses ini berhubungan erat dengan kegiatan gunung berapi dan fumarol, tetapi sublimat yang dihasilkan sering jumlahnya tidak cukup banyak untuk dapat ditambang secara menguntungkan. Belerang adalah bahan galian yang terjadi sebagai akibat proses sublimasi, yang secara lokal sering cukup menguntungkan untuk ditambang. Disamping belerang sering juga dapat dijumpai garam-garam klorida dari besi, tembaga, seng dan garam-garam dari logam alkali lainnya, tetapi umumnya relatif sangat kecil untuk dapat ditambang secara menguntungkan.
3. Kontak Metasomatisme
Pada saat magma yang pijar dan sangat panas menerobos lapisan batuan, magma tersebut makin lama akan makin kehilangan panasnya akhirnya akan membeku menjadi batuan beku intrusif. Proses tersebut dapat terjadi pada keadaan yang dangkal, menengah ataupun pada kedalaman yang besar, sehingga dikenal adanya batuan beku intrusif dangkal, menengah ataupun dalam. Dalam proses tersebut akan terlihat adanya tekanan dan suhu yang sangat tinggi terutama pada kontak terobosannya, antara magma yang masih cair dengan batuan disekitarnya. Pengaruh dari kontak ini dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu :
Pengaruh dari panas saja, tanpa adanya perubahan-perubahan kimiawi baik pada magmanya maupun pada batuan yang diterobos. kOntak ini disebut kontak metamorfisme.
Pengaruh panas dan disertai adanya perubahan-perubahan kimiawi sebgai akibat pertukaran ion dan sebagainya. Dari magma ke batuan yang diterobos dan sebaliknya. Kontak semacam ini disebut kontak metasomatisme.
Kedua jenis kontak tersebut menimbulkan hasil yang sangat berbeda kecuali pada keadaan yang sangat jarang dapat menghasilkan endapan bahan galian seperti silimanit. Sebaliknya, pada kontak metasomatisme dapat dihasilkan bahan-bahan galian yang berharga. Mineral yang terjadi sebagai akibat kontak metasomatisme akan lebih beraneka ragam bila dibandingkan dengan yang terjadi pada kontak metamorfisme; hal ini karena pada yang disebut terkahir tersebut hanya terjadi efek panas saja, sedang pada kontak metasomatis terjadi efek padas dan kimiawi bersama-sama.
Manakala komposisi magma yang menerobos kaya akan material-material bahan galian, maka akan dihasilkan deposit kontak metasomatik, terutama kalau lingkungannya terdiri dari batuan sedimen yang gampingan, karena hal itu akan lebih menguntungkan untuk terjadinya reaksi kimia. Magma tersebut haruslah mengandung unsur-unsur utama yang nantinya akan menjadi bahan galian. Penerobosan haruslah terjadi pada kedalaman yang cukup dakam,dan tidak terlalu sangkal. Batuan yang diterobos haruslah batuan yang mudah bereaksi. Jadi jelaslah bahwa tidak semua terobosan magma akan menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatisme.
Suhu diantara kontak akan berkisar antara 500oC sampai 1100oC untuk magma yang bersifat silika, dan makin jauh letaknya dari kontak, suhunya makin menurun. Terdapatnya mineral-mineral tertentu akan menunjukan shu tertentu pula, dimana mineral tersebut terbentuk, misalnya adanya mineral wollastonit menunjukkan bahwa suhu tidak melebihi 1125oC, kuarsa menunjukan suhu di atas 573oC dan seterusnya.
Bahan galian hasil kontak metasomatisme terjadi karena adanya proses rekristalisasi, penggabungan unsur, pergantian ion, maupun penambahan unsur-unsur baru dari magma ke batuan yang diterobosnya. Dari proses rekristalisasi batugamping misalnya, akan dihasilkan batu marmer, sedangkan rekristalisasi batupasir kuarsa akan menghasilkan batu kuarsit.
Kalau suatu batuan samping memiliki komposisi mineral AB dan CD, maka proses penggabungan kembali (recombination) akan berubah menjadi mineral AC dan BD, dan oleh proses penambahan unsur-unsur dari magma akan berubah lagi menjadi mineral ACX dan BDY, dimana mineral X dan Y unsur baru dari magma.
Penambahan unsur baru dari magma sebagian berupa logam, silika, belerang, boron, khlor, flour, kalsium, magnesium dan natrium.
Mineral logam (ore minerals) yang berbentuk dalam kontak metasomatisme hampir semuanya berasal dari magma, demikian juga mengenai kendungan-kandungan yang asing pada batuan yang terterobos, melalui proses penambahan unsur.
Jenis magma yang menerobos perlapisan batuan yang akhirnya akan menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatisme pada umumnya terbatas pad jenis magma silika dengan komposisi menengah (intermidiate) seperti kuarsa monzonit, granodiorit atau kuarsa diorit. Tetapi magma yang sangat kaya akan silika seperti jenis granit jarang yang akan menghasilkan endapan bahan galian, demikian pula dengan magma yang ultrabasa. Sedangkan pada magma yang basa kadang-kadang terbentuk endapan bahan galian metasomatisme.
Hampir semua endapan bahan galian kontak metasomatik berasosiasi dengan tubuh batuan beku intrusif yang berupa stock, batholit ataupun tubuh-tubuh batuan beku intrusif lain yang seukuran dengan stock atau batholit, tidak pernah berasosiasi dengan dike atau sill yang berukuran kecil, sedangkan lacolith atau sill yang besar meskipun jarang dijumpai tetapi kadang-kadang dapat menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatik.
Batuan samping yang terterobos oleh magma, yang paling besar kemungkinannya untuk dapat menimbulkan deposit kontak metasomatik adalah batuan karbonat. Batugamping murni maupun dolomit dengan segera akan mengalami rekristalisasi dan rekombinasi dengan unsur-unsur yang berasal dari magma, malahan pada batugamping yang tidak murni, efek kontak metasomatik yang terjadi lebih kuat, karena unsur-unsur pengotoran seperti silika, alumina dan besi adalah bahan-bahan yang dapat dengan mudah membentuk kombinasi-kombinasi batu dengan oksida kalsium. Seluruh masa batuan di sekitar kontak dapat berubah menjadi garnet, silika dan mineral bijih.
Sedang batuan yang agak sedikit terpengaruh oleh intrusi magma adalah batupasir. Kalau mengalami rekristalisasi batupasir akan menjadi kuarsit yang kadang-kadang mengandung mineral-mineral kontak metasomatik yang tersebar setempat-setempat. Sedang lempung akan mengalami pengerasan dan dapat berubah menjadi hornfels, yang umumnya mengandung mineral-mineral andalusit, silimanit dan staurolit.
Tingkat perubahan terjadi pada batuan sedimen klastik halus tersebut tergantung dari tingkat kemurniannya, paling baik kalau lempung tersebut bersifat karbonatan yaitu mengandung kotoran karbonat. Tetapi secara umum batuan sedimen argillceous seperti lempung, jarang yang mengandung mineral-mineral bahan galian.
Sedangkan pada batuan beku maupun metamorf, kalau mengalami terobosan magma hampir tidak mengalami perubahan yang berarti, kecuali kalau antara magma yang menerobos dan batuan beku yang diterobos komposisinya sangat berbeda, misalnya magma granodiorit yang menerobos gabro, maka kemungkinan akan terjadi perubahan-perubahan yang besar pada gabronya.
Jadi secara umum dikatakan bahwa batuan yang paling peka terhadap kontak metasomatisme dan paling cocok untuk terjadinya pembentukan endapan bahan galian bijih adalah batuan sedimen, terutama yang bersifat gampingan dan tidak murni.
Sedangkan bentuk, posisi atau penyebaran daripada bahan galian yang terjadi pada proses kontak metasomatisme banyak tergantung juga pada struktur dari batuan yang diterobos, akan tetapi pada umumnya terbentuk tidak teratur dan terpisah-pisah. Bentuk tidak teratur tersebut lebih sering terjadi pada batugamping yang tebal. Sedangkan pada batugamping yang berlapis-lapis maupun yang terkekarkan, maka endapan bijih tersebut dapat membentuk menjari atau melidah.
Volume deposit kontak metasomatik pada umumnya kecil, berkisar antara beberapa puluh sampai beberapa ratus ribu ton bijih saja, jarang sekali dapat dijumpai yang berukuran sampai jutaan ton. Dimensinya antara 30 sampai 150 meter saja.
4. Konsenterasi Hidrotermal
Produk akhir dari proses diferensiasi magmatik adalah suatu larutan yang disebut larutan sisa magma, yang mungkin dapat mengadung konsenterasi logam yang dulunya berada dalam magma. Larutan sisa magma ini yang juga disebut larutan hidrotermal, banyak mengandung logam-logam yang berasal dari magma yang sedang membeku dan diendapkan ditempat-tempat sekitar magma yang sedang membeku tadi. Larutan ini makin jauh letaknya dari magma makin kehilangan panasnya, sehingga dikenal adanya deposit hidrotermal suhu tinggi di tempat yang terdekat dengan intrusi, deposit hidrotermal suhu menengah ditempat yang agak jauh, dan deposit hidrotermal suhu rendah di tempat yang terjauh. Deposit tersebut juga dinamakan hipotermal, mesotermal dan epitermal, tergantung dari suhu, tekanan, dan keadaan geologi di mana mereka terbentuk, seperti yang ditunjukan oleh mineral-mineral yang dikandungnya.
Dalam perjalanannya melalui (menerobos) batuan, larutan hidrotermal akan mendepositkan mineral-mineral yang dikandungnya di rongga-rongga batuan dan membentuk deposit celah (cavity filling deposit) atau melalui proses metasomatik membentuk deposit pengganti (replacement deposit).
Secara umum deposit replacement terjadi pada kondisi suhu dan tekanan tinggi jadi pada daerah lebih dekat batuan intrusinya, merupakan deposit hipotermal. Sebaliknya deposit pengisian atau deposit celah (cavity filling deposit) lebih banyak terjadi di daerah dengan suhu dan tekanan rendah, jadi merupakan deposit epitermal, yang terletak agak jauh dari batuan intrusifnya.
Syarat-syarat penting untuk terjadinya deposit hidrotermal adalah :
a. Adanya larutan yang mampu melarutkan mineral-mineral.
b. Adanya tekanan atau rongga pada batuan yang dapat dilewati larutan.
c. Adanya tempat dimana larutan dapat mendepositkan kandungan mineralnya.
d. Ada reaksi kimia yang menghasilkan pengendapan mineral baru.
e. Konsentrasi mineral yang cukup dalam deposit sehingga menguntungkan kalau ditambang.
5. Sedimentasi
Proses-proses sedimentasi tidak saja menghasilkan batuan-batuan sedimen, tetapi dapat juga menghasilkan deposit-deposit mineral berharga seperti mangan, besi, tembaga, batubara, karbonat, tanah lempung, belerang, lempung pemurni (fuller’s earth atau bleekarde), lempung bentonit, tanah diatome, dan secara tidak langsung deposit vanadium-uranium. Meskipun demikian deposit-deposit tersebut sebenarnya juga batuan sedimen, yang kebetulan karena sifat-sifat kimiawi dan fisikanya kemudian menjadi sangat berharga. Karenanya, cara terbentuknya juga sama dengan cara terbentuknya batuan sedimen, harus ada batuan yang bertindak sebagai sumber (asal), harus ada suatu proses yang mengangkut dan mengumpulkan bahan-bahan hasil rombakan batuan asal, dan akhirnya pengendapan hasil rombakan tersebut pada suatu cekungan pengendapan tertentu. Kemudian mungkin saja dapat terjadi alterasi kimiawi ataupun kompaksi dan perubahan-perubahan lain pada endapan tersebut. Jadi dalam proses di atas jelaslah bahwa batuan asal haruslah mengalami pelapukan terlebih dahulu, baik pelapukan fisik maupun pelapukan kimia, sebelum diangkut dan diendapkan ditempat lain.
Jenis batuan asal, cara pengangkutannya, dan lingkungan pengendapan dimana bahan-bahan tersebut akan diendapkan kembali, pada umumnya akan serupa bagi satu jenis bahan tertentu.
Termasuk dalam proses sedimentasi ini pengendapan deposit mineral akibat penguapan (evaporation). Proses penguapan ini paling baik terjadi di daerah beriklim panas dan kering.
Air tanah, air danau atau air pada daerah laut yang tertutup seperti laguna, dapat menghasilkan deposit-deposit mineral sebagai akibat proses penguapan. Juga sumber-sumber air panas dapat menghasilkan deposit serupa.
Deposit-deposti mineral yang terjadi oleh proses ini adalah garam dapur dari penguapan air laut atau air tanah yang asin, gipsum dan anhidrit berasal dari penguapan daerah lagun atau kadang-kadang dapat juga dari daerah rawa-rawa, garam-garam kalium dari penguapan air laut, dan dari penguapan air tanah dapat diendapkan garam-garam natrium karbonat, kalsium karbonat, garam nitrat dan natrium sulfat.
Melihat proses kejadiannya, maka hampir semua deposit mineral sebagai akibat penguapan ini berbentuk tipis dan meluas, jarang dijumpai dalam bentuk yang tebal. Misalnya endapan gipsum, biasanya tebalnya antara 1 sampai 2 meter saja, kecuali kalau pada saat terjadinya pengendapan disertai pula dengan penurunan dasar cekungan pengendapan secara perlahan-lahan, maka dalam hal ini mungkin saja endapan gipsumna dijumpai dalam keadaan agak tebal.
6. Pelapukan
Proses pelapukan yang meskipun berjalan lambat tetapi teru-menerus dalam jangka waktu lama, sehingga pada akhirnya batuan dan mineral-mineral yang dikandungnya akan mengalami disintregasi sebagai akibat pelapukan fisik dan dekomposisi sebagai akiat pelapukan kimiawi. Pelapukan fisika dan kimiawi terdiri dari bermacam-macam proses yang dapat bekerja sendiri-sendiri ataupun secara bersama-sama. Pelapukan kimiawi banyak terjadi di daerah yang beriklim basah dan panas seperti di Indonesia ini, sedang pelapukan fisik lebih menonjol di daerah yang beriklim kering.
Hasil pelapukan dapat dibedakan atas tiga jenis atau kelompok, yaitu :
a. Bahan-bahan yang dilarutkan dan diangkut sebagai larutan.
b. Bahan-bahan yang diangkut bukan sebagai larutan, tetapi sebagai bahan padat, yaitu sebagai beban melayang (suspensi) dan sebagai beban dasar (bed-load).
c. Bahan-bahan yang tertinggal.
Diantara ketiga jenis bahan sebagai hasil proses pelapukan diatas, maka bahan jenis pertama kalau merupakan bahan berharga konsenterasinya akan merupakan deposit evaporit (penguapan) yang telah diterangkan di depan. Sedang konsenterasi bahan galian kedua akan merupakan deposit karena proses sedimentasi seperti telah diuraikan didepan.
Sedang bahan-bahan yang tertinggal dapat dikelompokkan menjadi empat kelompok, yaitu :
Yang berupa tanah (soil) biasa, tanpa kandungan mineral-mineral berharga.
Yang berupa residu, terdiri dari mineral berharga dalam jumlah yang dapat diusahakan.
Residu yang berupa mineral berat dan mineral ringan yang tidak dapat larut karena sifatnya yang stabil di mana hanya mineral yang berat yang berharga, sedang yang ringan tidak berharga. Keduanya dapat dipisahkan dengan cara dialiri air atau udara.
Bahan yang dapat larut oleh air yang meresap ke dalam tanah dan diendapkan di tempat yang dangkal dibawahnya untuk membentuk deposit mineral berharga.
Kelompok mana yang terbentuk tergantung dari hal-hal di bawah ini :
- Keadaan alami batuan asalnya
- Keadaan topografi
- Keadaan iklim
Dari keempat kelompok di atas, kedua akan membentuk deposit konsenterasi residual, kelompok ketiga membentuk deposti konsenterasi mekanis atau deposit placer dan kelompok keempat akan membentuk deposit pengkayaan sekunder (secondary enrichment deposit).
Deposit konsentrasi residual
Konsenterasi residual adalah suatu pengumpulan bahan residu yang berharga setelah bagian-bagian tidak berharga tersingkirkan oleh proses pelapukan. Contoh deposit yang terbentuk secara ini adalah bijih besi yang terkandung dalam gamping murni dalam bentuk besi karbonat. Oleh proses Pelaruta (pelapukan kimiawi) gampingnya akan larut dan besinya tertinggal. Seperti juga besi, mangan juga dapat terbentuk akibat pelapukan kimiawi.
Meskipun aluminium termasuk unsur yang sangat banyak dijumpai pada kerak bumi, tetapi sebagian besar ada dalam kombinasi dengan bahan lain yang masih menimbulkan kesulitan untuk dapat diambil secara komersial. Sampai sekarang hanya bauksit yang merupakan bijih aluminium yang komersial. Bauksit adalah suatu oksida aluminium yang terhidrasi, dan berasal dari hasil pelapukan batuan beku yang kaya akan mineral-mineral feldspar dan tidak mengandung mineral kuarsa, yaitu nepheline syenit. Bauksit yang baik mengandung kira-kira 50% aluminium dan kurang dari 6% silika, 10% oksida besi dan 4% oksida titanium.
Beberapa jenis batuan beku yang basa, mengandung sejumlah kecil nikel. Di bawah pengaruh pelapukan di daerah tropis atau subtropis batuan semacam itu akan melepaskan silika dan menghasilkan ikatan nikel dan magnesium. Di beberapa tempat, nikel tersebut dalam bentuk mineral garnierit, oleh proses konsentrasi residual dapat menjadi deposit yang komersial.
Deposit konsetrasi mekanis atau placer
Sisa pelapukan yang tidak dapat larut akan menghasilkan suatu selubung dari bahan-bahan lepas, diantaranya berat dan beberapa lagi ringan; ada yang getas (britlle) dan ada yang tahan (durable). Bahan-bahan tersebut oleh suatu media tertentuk seperti air yang mengalir (sungai), angin arus pantai (beach), ataupun ari permukaan (running water) dapat mengalami pemisahan bagian yang berat terhadap bagian yang ringan secara gravitasi dan membentuk endapan placer.
Konsentrasi hanya dapat terjadi kalau mineralberharga yang bersangkutan memiliki tiga sifat sebagai berikut :
- Berat jenisnya tinggi
- Tahan terhadap pelapukan kimiawi
- Tahan terhadap benturan-benturan fisik (durable)
Mineral placer yang memiliki sifat-sifat tersebut adalah emas, platina, tinstone, magnetit, khromit, ilmenit, rutil, tembaga, batu mulia, zircon, monazit, fosfat, tantalit, columbit. Diantara bahan-bahan tersebut di atas yang paling berharga sebagai deposit placer adalah emas, platina, tinstone, ilmenit (bijih titanium), intan dan ruby.
Deposit sebagai akibat oksidasi dan pengkayaan sekunder
Air dan oksigen adalah tenaga pelapukan kimiawi yang sangat kuat, kalau mereka bersentuhan dengan suatu deposit bijih, maka hasilnya adalah reaksi-reaksi kimia yang kadang-kadang dapat drastis dan merubah deposit yang sudah ada tersebut. Air permukaan yang mengandung oksigen akan bersifat sebagai bahan pelarut yang mampu melarutkan mineral-mineral tertentu. Suatu deposit bijih dapat teroksidasi dan dapat kehilangan banyak kandungan mineral yang berharga karena tercuci (leached), kemudian terbawa ke bawah oleh air permukaan yang sedang turun ke bawah (meresap ke bawah).
Pada bagian abwah, akhirnya larutan tersebut mengendapkan kandungan-kandungan mineral logamnya menjadi endapan bijih teroksidasi (oxidized ores), ini terjadi di atas muka air tanah.
Pada saat larutan memasuki air tanah di bawah muka air tanah, mereka memasuki zona dimana tidak ada oksigen dan kandungan logamnya lalu diendapkan dalam bentuk logam-logam sulfida. Proses tersebut dinamakan pengkayaan sulfida sekunder. Tentu saja gambaran tersebut tidak terjadi pada semua deposit bijih yang terkena air, karena tidak semua deposit bijih mengandung logam yang dapat teroksidasi, atau iklim yang tidak memungkinkan terjadinya pelarutan yang kuat. Jadi haruslah ada kondisi khusus yang mengangkut waktu, iklim, topografi dan jenis bijih tertentu untuk dapat terjadinya zona teroksidasi dan zona diperkaya.
7. Deposit oleh Proses Metamorfisme
Metamorfisme adalah suatu proses dimana batuan dan mineral mengalami ubahan akibat adanya tekanan dan suhu yang tinggi yang ditimpakan kepadanya, disamping itu kadang-kadang disertai pula dengan penambahan air dan karbon dioksida. Ubahan ini dapat dalam bentuk kristalisasi maupun rekombinasi dari kandungan-kandungan batuan yang menimbulkan mineral-mineral bukan logam baru yang berharga. Deposit mineral yang terjadi oleh proses metamorfisme terutama adalah grafit, asbes, talk, batusabun, garnet dan bahan-bahan abrasif.
8. Konsentrasi oleh Proses Air Tanah
Yang dimaksud dengan air tanah adalah air di bawah permukaan tanah dan di bawah muka air tanah, semua pori batuan terisi jenuh dengan air. Sedangkan air tanah yang berada di atas muka air tanah disebut air gravitasi (gravity water). Muka air tanah ini biasa juga disebut water table.
Air tanah dapat dibedakan antara yang berasal dari curah hujan dan merembes ke dalam tanah yang akhirnya masuk ke dalam lapisan pembawa air (aquifer) dan air tanah yang terjebak di dalam lapisan batuan bersamaan dengan waktu batuan sedimen itu terbentuk. Air tanah jenis pertama disebut air meteorik (meteoric water) dan yang kedua disebut air konet (connet water). Karena sifat terbentuknya maka air konet ini lebih kaya akan garam –garam dibandingkan dengan air meteorik. Di daerah pedalaman yang jauh dari pantai sering air tanah yang kaya akan garam-garaman ini ditambang untuk diambil garamnya dan dikenal sebagai garam air tanah.
Salah satu contoh pengusahaan garam air tanah ini adalah di daerah Kuwu, Purwodadi (Jawa Tengah). Di sini air tanah konet terdesak keluar oleh gas methan dan menimbulkan apa yang disebut mud volcano (gunung lumpur). Oleh penduduk air konet yang keluar tersebut, yang juga muncul di sumur-sumur galian, diuapkan dan diambil endapan garamnya.
METODA EKSPLORASI
Metoda dalam eksplorasi dapat digolongkan dalam dua kelompok besar, yaitu :
1) Metoda langsung, terdiri dari :
Metoda langsung di permukaan
Metoda langsung di bawah permukaan
2) Metoda tidak langsung, terdiri dari :
Metoda tidak langsung cara geokimia yang mencakup antara lain mengenai bed rock, soil, air, vegetasi dan stream deposit.
Metoda tidak langsung cara geofisika yang mencakup beberapa cara yaitu cara magnetik (sudah jarang digunakan), gravitasi (sudah jarang digunakan), cara seismik yang terdiri dari cara reflaksi dan refleksi, cara listrik (resistifity), dua cara yang terakhir yaitu cara radiokatif yang masih jarang digunakan, hal ini disebabkan karena cara ini relatif lebih mahal dan lebih rumit dari cara-cara sebelumnya.
Metoda Langsung
Metoda Langsung Permukaan
Metoda ini dapat dilakukan dengan beberapa langkah, yaitu :
a. Penyelidikan singkapan (out crop)
Singkapan segar umumnya dijumpai pada :
1. Lembah-lembah sungai, hal ini dapat terjadi karena pada lembah sungai terjadi pengikisan oleh air sungai sehingga lapisan yang menutupi tubuh batuan tertransportasi yang menyebabkan tubuh batuan nampak sebagai singkapan segar
2. Bentuk-bentuk menonjol pada permukaan bumi, hal ini terjadi secara alami yang umumnya disebabkan oleh pengaruh gaya yang berasal dari dalam bumi yang disebut gaya endogen misalnya adanya letusan gunung berapi yang memuntahkan material ke permukaan bumi dan dapat juga dilihat dari adanya gempa bumi akibat adanya gesekan antara kerak bumi yang dapat mengakibatkan terjadinya patahan atau timbulnya singkapan ke permukaan bumi yang dapat dijadikan petunjuk letak tubuh batuan.
b. Tracing Float (penjejakan)
Float adalah fragmen-fragmen atau potongan-potongan biji yang berasal dari penghancuran singkapan yang umumnya disebabkan oleh erosi, kemudian tertransportasi yang biasanya dilakukan oleh air, dan dalam melakukan tracing kita harus berjalan berlawanan arah dengan arah aliran sungai sampai float dari bijih yang kita cari tidak ditemukan lagi, kemudian kita mulai melakukan pengecekan pada daerah antara float yang terakhir dengan float yang sebelumnya dengan cara membuat parit yang arahnya tegak lurus dengan arah aliran sungai, tetapi jika pada pembuatan parit ini dirasa kurang dapat memberikan data yang diinginkan maka kita dapat membuat sumur uji sepanjang parit untuk mendata tubuh batuan yang terletak jauh dibawah over burden.
c. Tracing dengan Panning (mendulang)
Caranya sama seperti tracing float, tetapi bedanya terdapat pada ukuran butiran mineral yang dicara biasanya cara ini digunakan untuk mencari jejak mineral yang ukurannya halus dan memiliki masa jenis yang relatif besar. Persamaan dari cara tracing yaitu pada kegiatan lanjutan yaitu trencing atau test pitting.
Cara-cara tracing, baik tracing float maupun tracing dengan panning akan dilanjutkan dengan cara trenching atau test pitting.
- Trenching (pembuatan parit)
Pembuatan parit memiliki keterbatasan yaitu hanya bisa dilakukan pada overburden yang tipis, karena pada pembuatan parit kedalaman yang efektif dan ekonomis yang dapat dibuat hanya sedalam 2 – 2,5 meter, selebih dari itu pembuatan parit dinilai tidak efektif dan ekonomis. Pembuatan parit ini dilakukan dengan arah tegak lurus ore body dan jika pembuatan parit ini dilakukan di tepi sungai maka pembuatan parit harus tegak lurus dengan arah arus sungai.
Paritan dibangun dengan tujuan untuk mengetahui tebal lapisan permukaan, kemiringan perlapisan, struktur tanah dan lain-lain.
- Test Pitting (pembuatan sumur uji)
Jika dengan trenching tidak dapat memberikan data yang akurat maka sebaiknya dilakukan test pitting untuk menyelidiki tubuh batuan yang letaknya relatif dalam. Kita harus ingat bahwa pada test pitting kita harus memilih daerah yang terbebas dari bongkahan-bongkahan maka hal ini akan menyulitkan kita pada waktu pembuatan sumur uji dan juga daerah yang hendak kita buat sumur uji harus bebas dari air, karena dengan adanya air dapat menyulitkan kita pada waktu melakukan penyelidikan struktur batuan yang terdapat pada sumur uji yang kita buat. Pada pembuatan sumur uji ini kita juga harus mempertimbangkan faktor keamanan, kita harus dapat membuat sumur dengan penyangga sesedikit mungkin tetapi tidak mudah runtuh. Hal ini juga akan mempengaruhi kenyamanan pada waktu melakukan penelitian. Kedalaman sumur uji yang kita buat bisa mencapai kedalaman sampai 30 meter.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dari penggalian sumur adalah gejala longsoran, keluarnya gas beracun, bahaya akan banjir dan lain-lain.
Metoda Langsung Bawah Permukaan
Eksplorasi langsung bawah permukaan dilakukan bila tidak ada singkapan di permukaan atau pada eksplorasi permukaan tidak dapat memberikan informasi yang baik, karena pada eksplorasi langsung permukaan, kedalaman maksimum yang dapat dicapai + 30 meter. Eksplorasi langsung bawah permukaan juga dapat dilakukan apabila keadaan permukaan memungkinkan untuk diadakan eksplorasi bawah permukaan, sebab apabila permukaan tidak memungkinkan, misalnya permukaan itu tergenang air atau tertutup bongkah batu yang tidak stabil, maka hal ini akan memberikan resiko yang besar jika dilakukan eksplorasi permukaan.
Dalam eksplorasi bawah permukaan ada hal-hal yang harus diperhatikan misalnya, pekerjaan harus berlangsung tetap didalam badan bijih, hal ini untuk memudahkan diadakan pengamatan dan proses sampling pekerjaan juga diusahakan dimulai dari daerah-daerah yang memiliki singkapan yang baik, karena dengan singkapan yang baik dapat memudahkan kita untuk menentukan strike atau dipnya, yang tidak kalah pentingnya yang harus diperhatikan adalah masalah biaya, dimana dalam pekerjaan eksplorasi ini biaya tidak boleh terlalu besar, hal ini bertujuan untuk menghindari adanya dana yang terbuang percuma jika nantinya eksplorasi yang dilakukan hasilnya mengecewakan.
Eksplorasi bawah permukaan dapat dilakukan dengan membuat Tunel, Shaft, Drift, Winse dan lain-lain.
Tunnel = suatu lubang bukaan mendatar atau hampir mendatar yang menembus kedua kaki bukit.
Shaft = suatu lubang bukaan yang menghubungkan tambang bawah tanah dengan permukaan bumi dan berfungsi sebagai jalan pengangkutan karyawan serta alat-alat kebutuhan tambang, ventilasi dan penirisan.
Drift = suatu bukaan mendatar yang dibuat dekat atau pada endapan bijih yang arahnya sejajar dengan jurus atau dimensi terpanjang dari endapan bijihnya (dalam pengeboran).
Winze = lubang bukaan vertikal atau arah miring yang dari “level” ke arah “level” yang dibawahnya.
Eksplorasi bawah tanah juga dapat dilakukan dengan pengeboran inti. Pengeboran sumur minyak yang pertama dilakukan oleh Kol. Drake pada tahun 1959 dengan menggunakan bor (RIG) permanen (tidak dapat dipindah-pindah) dan pada pengeborannya menggunakan sistem perkusif (tumbuk), pada pengeboran ini kedalaman maximum yang dapat dicapai adalah 60 ft (+ 20 m) dengan bor lurus (vertical drilling).
Saat ini pengeboran dilakukan dengan teknik bor putar (rotary drilling) dengan menara bor yang dapat dipindah-pindah (portablering) dan dilakukan dengan beberapa cara pengeboran yaitu dengan cara perkusif, rotasi atau dengan perkusif-rotasi. Pemboran dapat dilakukan di darat maupun di laut (on shore atau off shore). Pemboran tidak terbatas pada pemboran decara vertikal saja tetapi dapat dilakukan secara miring (kemiringan dapat mencapai 90o), apabila saat pengeboran kita menemukan batuan yang keras dan susah ditembus oleh mata bor, maka dengan teknologi sekarang, pipa yang berada jauh di dalam tanah dapat dirubah arahnya (dibelokkan) untuk menghidari batuan yang keras tersebut.
Pengeboran yang dilakukan pada eksplorasi bertujuan untuk mengambil contoh (sampling) untuk diamati, pengeboran juga bisa bertujuan untuk produksi atau konstruksi (misalnya air tanah, minyak bumi) dan pemboran dapat juga untuk memudahkan proses peledakan (pada kegiatan penambangan material keras). Dari data pengeboran dan sampling kita dapat membuat peta stratigrafi daerah pengeboran. Dari peta ini kita dapat mengetahui susunan batuan dan ketebalan cadangan dan akhirnya kita dapat memperkirakan besar cadangan secara keseluruhan
Bahan galian adalah semua bahan atau subtansi yang terjadi dengan sendirinya di alam dan sangat dibutuhkan oleh manusia untuk berbagai keperluan industrinya. Bahan tersebut dapat berupa logam maupun non logam, dan dapat berupa bahan tunggal ataupun berupa campuran lebih dari satu bahan.
Proses terbentuknya endapan bahan galian adalah komplek dan sering lebih dari satu proses yang bekerja bersama-sama. meskipun dari satu jenis bahan, misalnya logam, kalau terbentuk oleh proses yang berbeda maka akan menghasilkan tipe endapan yang berbeda pula. Contohnya adalah endapan bijih besi, endapan ini dapat dihasilkan oleh proses diferensiasi magmatik oleh larutan hidrotermal, oleh proses sedimentasi ataupun oleh proses pelapukan. Tiap-tiap proses akan menghasilkan endapan bijih besi yang berbeda-beda baik dalam mutu, besarnya cadangan, maupun jenis mineral-mineral ikutannya.
Diantara tenaga-tenaga geologi yang membentuk endapan bahan galian, maka air memegang peranan yang dominan. Di dalam peranannya, air dapat dalam bentuk uap air, air magmatik yang panas, air laut, air sungai, air tanah, air danau maupun air permukaan. Disamping air, maka temperatur, reaksi-reaksi kimia, sinar matahari, metamorfisme, tenaga-tenaga arus dan gelombang, juga merupakan faktor-faktor pembentuk endapan bahan galian.
Mengenal dan mengetahui proses-proses yang dapat membentuk endapan bahan galian ini akan sangat membantu dalam pencarian, penemuan dan pengembangan bahan galian.
Tabel. Proses dan pembentukan jenis deposit
Proses Deposit yang dihasilkan
1. Konsentrasi magmatik Deposit magmatik
2. Sublimasi Sublimat
3. Kontak metasomatisme Deposit kontak metasomatik
4. Konsentrasi hidrotermal Pengisian celah-celah terbuka
Pertukaran ion pada batuan
5. Sedimentasi Lapisan-lapisan sedimenter
Evaporit.
6. Pelapukan Konsentrasi residuil
Placer.
7. Metamorfisme Deposit metamorfik
8. Hidrologi Air tanah, garam tanah, endapan caliche.
1. Konsentrasi magmatik
Beberapa dari mineral yang terdapat dalam batuan beku banyak yang mempunyai nilai ekonomis, tetapi pada umumnya konsentrasi terlalu kecil untuk dapat diproduksi secara komersial, oleh karena itu diperlukan suatu proses konsentrasi untuk dapat mengumpulkan bahan-bahan tersebut dalam suatu deposit yang ekonomis. Konsentrasi tersebut terjadi pada saat batuan beku masih berupa magma, karenanya disebut konsentrasi oleh proses magmatik. Perkecualian pada intan, dimana tidak diperlukan konsentrasi, tetapi suatu kristal tunggal saja sudah cukup berharga.
Deposit bahan galian sebagai hasil endapan proses magmatik ini memiliki ciri-ciri adanya hubungan yang dekat dengan batuan beku intrusif dalam atau intrusif menengah. Konsentrasi magmatik dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. Magmatik awal :
- Kristalisasi tanpa konsentrasi : intan
- Kristalisasi dan pemisahan : khron, platina
b. Magmatik akhir :
- Akumulasi dan atau injeksi larutan residual : besi titan, platina, titan, khron.
- Akumulasi dan pemisahan larutan : beberapa tipe deposit nikel dan tembaga.
- Pegmatit.
Hasil atau produk dari proses magmatik dapat dibagi menjadi 4 jenis, yaitu logam tunggal (native metal), oksida, silfisa dan batu mulia (gemstone).
Contoh logam tunggal : Platina, Emas, Perak, Besi-Nikel.
Contoh oksida : Besi (magnetit, hematit), Besi-titan (magnetit bertitan), Titan (ilmenit), Khrom (kromit), Tungsten (wolframit).
Contoh sulfida : Nikel-tembaga (kalkopirit), Nikel (pentlandit, molibdenit).
Contoh batu mulia : Intan, Garnet (almandit), Peridotit.
2. Sublimasi
Proses sublimasi merupakan proses yang tidak begitu berarti dalam pembentukan bahan galian, tetapi memang ada bahan galian yang terbentuk oleh proses ini.
Proses sublimasi menyangkut perubahan langsung dari keadaan gas atau uap menajdi keadaan padat, tanpa melalui fase cair. Proses ini berhubungan erat dengan kegiatan gunung berapi dan fumarol, tetapi sublimat yang dihasilkan sering jumlahnya tidak cukup banyak untuk dapat ditambang secara menguntungkan. Belerang adalah bahan galian yang terjadi sebagai akibat proses sublimasi, yang secara lokal sering cukup menguntungkan untuk ditambang. Disamping belerang sering juga dapat dijumpai garam-garam klorida dari besi, tembaga, seng dan garam-garam dari logam alkali lainnya, tetapi umumnya relatif sangat kecil untuk dapat ditambang secara menguntungkan.
3. Kontak Metasomatisme
Pada saat magma yang pijar dan sangat panas menerobos lapisan batuan, magma tersebut makin lama akan makin kehilangan panasnya akhirnya akan membeku menjadi batuan beku intrusif. Proses tersebut dapat terjadi pada keadaan yang dangkal, menengah ataupun pada kedalaman yang besar, sehingga dikenal adanya batuan beku intrusif dangkal, menengah ataupun dalam. Dalam proses tersebut akan terlihat adanya tekanan dan suhu yang sangat tinggi terutama pada kontak terobosannya, antara magma yang masih cair dengan batuan disekitarnya. Pengaruh dari kontak ini dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu :
Pengaruh dari panas saja, tanpa adanya perubahan-perubahan kimiawi baik pada magmanya maupun pada batuan yang diterobos. kOntak ini disebut kontak metamorfisme.
Pengaruh panas dan disertai adanya perubahan-perubahan kimiawi sebgai akibat pertukaran ion dan sebagainya. Dari magma ke batuan yang diterobos dan sebaliknya. Kontak semacam ini disebut kontak metasomatisme.
Kedua jenis kontak tersebut menimbulkan hasil yang sangat berbeda kecuali pada keadaan yang sangat jarang dapat menghasilkan endapan bahan galian seperti silimanit. Sebaliknya, pada kontak metasomatisme dapat dihasilkan bahan-bahan galian yang berharga. Mineral yang terjadi sebagai akibat kontak metasomatisme akan lebih beraneka ragam bila dibandingkan dengan yang terjadi pada kontak metamorfisme; hal ini karena pada yang disebut terkahir tersebut hanya terjadi efek panas saja, sedang pada kontak metasomatis terjadi efek padas dan kimiawi bersama-sama.
Manakala komposisi magma yang menerobos kaya akan material-material bahan galian, maka akan dihasilkan deposit kontak metasomatik, terutama kalau lingkungannya terdiri dari batuan sedimen yang gampingan, karena hal itu akan lebih menguntungkan untuk terjadinya reaksi kimia. Magma tersebut haruslah mengandung unsur-unsur utama yang nantinya akan menjadi bahan galian. Penerobosan haruslah terjadi pada kedalaman yang cukup dakam,dan tidak terlalu sangkal. Batuan yang diterobos haruslah batuan yang mudah bereaksi. Jadi jelaslah bahwa tidak semua terobosan magma akan menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatisme.
Suhu diantara kontak akan berkisar antara 500oC sampai 1100oC untuk magma yang bersifat silika, dan makin jauh letaknya dari kontak, suhunya makin menurun. Terdapatnya mineral-mineral tertentu akan menunjukan shu tertentu pula, dimana mineral tersebut terbentuk, misalnya adanya mineral wollastonit menunjukkan bahwa suhu tidak melebihi 1125oC, kuarsa menunjukan suhu di atas 573oC dan seterusnya.
Bahan galian hasil kontak metasomatisme terjadi karena adanya proses rekristalisasi, penggabungan unsur, pergantian ion, maupun penambahan unsur-unsur baru dari magma ke batuan yang diterobosnya. Dari proses rekristalisasi batugamping misalnya, akan dihasilkan batu marmer, sedangkan rekristalisasi batupasir kuarsa akan menghasilkan batu kuarsit.
Kalau suatu batuan samping memiliki komposisi mineral AB dan CD, maka proses penggabungan kembali (recombination) akan berubah menjadi mineral AC dan BD, dan oleh proses penambahan unsur-unsur dari magma akan berubah lagi menjadi mineral ACX dan BDY, dimana mineral X dan Y unsur baru dari magma.
Penambahan unsur baru dari magma sebagian berupa logam, silika, belerang, boron, khlor, flour, kalsium, magnesium dan natrium.
Mineral logam (ore minerals) yang berbentuk dalam kontak metasomatisme hampir semuanya berasal dari magma, demikian juga mengenai kendungan-kandungan yang asing pada batuan yang terterobos, melalui proses penambahan unsur.
Jenis magma yang menerobos perlapisan batuan yang akhirnya akan menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatisme pada umumnya terbatas pad jenis magma silika dengan komposisi menengah (intermidiate) seperti kuarsa monzonit, granodiorit atau kuarsa diorit. Tetapi magma yang sangat kaya akan silika seperti jenis granit jarang yang akan menghasilkan endapan bahan galian, demikian pula dengan magma yang ultrabasa. Sedangkan pada magma yang basa kadang-kadang terbentuk endapan bahan galian metasomatisme.
Hampir semua endapan bahan galian kontak metasomatik berasosiasi dengan tubuh batuan beku intrusif yang berupa stock, batholit ataupun tubuh-tubuh batuan beku intrusif lain yang seukuran dengan stock atau batholit, tidak pernah berasosiasi dengan dike atau sill yang berukuran kecil, sedangkan lacolith atau sill yang besar meskipun jarang dijumpai tetapi kadang-kadang dapat menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatik.
Batuan samping yang terterobos oleh magma, yang paling besar kemungkinannya untuk dapat menimbulkan deposit kontak metasomatik adalah batuan karbonat. Batugamping murni maupun dolomit dengan segera akan mengalami rekristalisasi dan rekombinasi dengan unsur-unsur yang berasal dari magma, malahan pada batugamping yang tidak murni, efek kontak metasomatik yang terjadi lebih kuat, karena unsur-unsur pengotoran seperti silika, alumina dan besi adalah bahan-bahan yang dapat dengan mudah membentuk kombinasi-kombinasi batu dengan oksida kalsium. Seluruh masa batuan di sekitar kontak dapat berubah menjadi garnet, silika dan mineral bijih.
Sedang batuan yang agak sedikit terpengaruh oleh intrusi magma adalah batupasir. Kalau mengalami rekristalisasi batupasir akan menjadi kuarsit yang kadang-kadang mengandung mineral-mineral kontak metasomatik yang tersebar setempat-setempat. Sedang lempung akan mengalami pengerasan dan dapat berubah menjadi hornfels, yang umumnya mengandung mineral-mineral andalusit, silimanit dan staurolit.
Tingkat perubahan terjadi pada batuan sedimen klastik halus tersebut tergantung dari tingkat kemurniannya, paling baik kalau lempung tersebut bersifat karbonatan yaitu mengandung kotoran karbonat. Tetapi secara umum batuan sedimen argillceous seperti lempung, jarang yang mengandung mineral-mineral bahan galian.
Sedangkan pada batuan beku maupun metamorf, kalau mengalami terobosan magma hampir tidak mengalami perubahan yang berarti, kecuali kalau antara magma yang menerobos dan batuan beku yang diterobos komposisinya sangat berbeda, misalnya magma granodiorit yang menerobos gabro, maka kemungkinan akan terjadi perubahan-perubahan yang besar pada gabronya.
Jadi secara umum dikatakan bahwa batuan yang paling peka terhadap kontak metasomatisme dan paling cocok untuk terjadinya pembentukan endapan bahan galian bijih adalah batuan sedimen, terutama yang bersifat gampingan dan tidak murni.
Sedangkan bentuk, posisi atau penyebaran daripada bahan galian yang terjadi pada proses kontak metasomatisme banyak tergantung juga pada struktur dari batuan yang diterobos, akan tetapi pada umumnya terbentuk tidak teratur dan terpisah-pisah. Bentuk tidak teratur tersebut lebih sering terjadi pada batugamping yang tebal. Sedangkan pada batugamping yang berlapis-lapis maupun yang terkekarkan, maka endapan bijih tersebut dapat membentuk menjari atau melidah.
Volume deposit kontak metasomatik pada umumnya kecil, berkisar antara beberapa puluh sampai beberapa ratus ribu ton bijih saja, jarang sekali dapat dijumpai yang berukuran sampai jutaan ton. Dimensinya antara 30 sampai 150 meter saja.
4. Konsenterasi Hidrotermal
Produk akhir dari proses diferensiasi magmatik adalah suatu larutan yang disebut larutan sisa magma, yang mungkin dapat mengadung konsenterasi logam yang dulunya berada dalam magma. Larutan sisa magma ini yang juga disebut larutan hidrotermal, banyak mengandung logam-logam yang berasal dari magma yang sedang membeku dan diendapkan ditempat-tempat sekitar magma yang sedang membeku tadi. Larutan ini makin jauh letaknya dari magma makin kehilangan panasnya, sehingga dikenal adanya deposit hidrotermal suhu tinggi di tempat yang terdekat dengan intrusi, deposit hidrotermal suhu menengah ditempat yang agak jauh, dan deposit hidrotermal suhu rendah di tempat yang terjauh. Deposit tersebut juga dinamakan hipotermal, mesotermal dan epitermal, tergantung dari suhu, tekanan, dan keadaan geologi di mana mereka terbentuk, seperti yang ditunjukan oleh mineral-mineral yang dikandungnya.
Dalam perjalanannya melalui (menerobos) batuan, larutan hidrotermal akan mendepositkan mineral-mineral yang dikandungnya di rongga-rongga batuan dan membentuk deposit celah (cavity filling deposit) atau melalui proses metasomatik membentuk deposit pengganti (replacement deposit).
Secara umum deposit replacement terjadi pada kondisi suhu dan tekanan tinggi jadi pada daerah lebih dekat batuan intrusinya, merupakan deposit hipotermal. Sebaliknya deposit pengisian atau deposit celah (cavity filling deposit) lebih banyak terjadi di daerah dengan suhu dan tekanan rendah, jadi merupakan deposit epitermal, yang terletak agak jauh dari batuan intrusifnya.
Syarat-syarat penting untuk terjadinya deposit hidrotermal adalah :
a. Adanya larutan yang mampu melarutkan mineral-mineral.
b. Adanya tekanan atau rongga pada batuan yang dapat dilewati larutan.
c. Adanya tempat dimana larutan dapat mendepositkan kandungan mineralnya.
d. Ada reaksi kimia yang menghasilkan pengendapan mineral baru.
e. Konsentrasi mineral yang cukup dalam deposit sehingga menguntungkan kalau ditambang.
5. Sedimentasi
Proses-proses sedimentasi tidak saja menghasilkan batuan-batuan sedimen, tetapi dapat juga menghasilkan deposit-deposit mineral berharga seperti mangan, besi, tembaga, batubara, karbonat, tanah lempung, belerang, lempung pemurni (fuller’s earth atau bleekarde), lempung bentonit, tanah diatome, dan secara tidak langsung deposit vanadium-uranium. Meskipun demikian deposit-deposit tersebut sebenarnya juga batuan sedimen, yang kebetulan karena sifat-sifat kimiawi dan fisikanya kemudian menjadi sangat berharga. Karenanya, cara terbentuknya juga sama dengan cara terbentuknya batuan sedimen, harus ada batuan yang bertindak sebagai sumber (asal), harus ada suatu proses yang mengangkut dan mengumpulkan bahan-bahan hasil rombakan batuan asal, dan akhirnya pengendapan hasil rombakan tersebut pada suatu cekungan pengendapan tertentu. Kemudian mungkin saja dapat terjadi alterasi kimiawi ataupun kompaksi dan perubahan-perubahan lain pada endapan tersebut. Jadi dalam proses di atas jelaslah bahwa batuan asal haruslah mengalami pelapukan terlebih dahulu, baik pelapukan fisik maupun pelapukan kimia, sebelum diangkut dan diendapkan ditempat lain.
Jenis batuan asal, cara pengangkutannya, dan lingkungan pengendapan dimana bahan-bahan tersebut akan diendapkan kembali, pada umumnya akan serupa bagi satu jenis bahan tertentu.
Termasuk dalam proses sedimentasi ini pengendapan deposit mineral akibat penguapan (evaporation). Proses penguapan ini paling baik terjadi di daerah beriklim panas dan kering.
Air tanah, air danau atau air pada daerah laut yang tertutup seperti laguna, dapat menghasilkan deposit-deposit mineral sebagai akibat proses penguapan. Juga sumber-sumber air panas dapat menghasilkan deposit serupa.
Deposit-deposti mineral yang terjadi oleh proses ini adalah garam dapur dari penguapan air laut atau air tanah yang asin, gipsum dan anhidrit berasal dari penguapan daerah lagun atau kadang-kadang dapat juga dari daerah rawa-rawa, garam-garam kalium dari penguapan air laut, dan dari penguapan air tanah dapat diendapkan garam-garam natrium karbonat, kalsium karbonat, garam nitrat dan natrium sulfat.
Melihat proses kejadiannya, maka hampir semua deposit mineral sebagai akibat penguapan ini berbentuk tipis dan meluas, jarang dijumpai dalam bentuk yang tebal. Misalnya endapan gipsum, biasanya tebalnya antara 1 sampai 2 meter saja, kecuali kalau pada saat terjadinya pengendapan disertai pula dengan penurunan dasar cekungan pengendapan secara perlahan-lahan, maka dalam hal ini mungkin saja endapan gipsumna dijumpai dalam keadaan agak tebal.
6. Pelapukan
Proses pelapukan yang meskipun berjalan lambat tetapi teru-menerus dalam jangka waktu lama, sehingga pada akhirnya batuan dan mineral-mineral yang dikandungnya akan mengalami disintregasi sebagai akibat pelapukan fisik dan dekomposisi sebagai akiat pelapukan kimiawi. Pelapukan fisika dan kimiawi terdiri dari bermacam-macam proses yang dapat bekerja sendiri-sendiri ataupun secara bersama-sama. Pelapukan kimiawi banyak terjadi di daerah yang beriklim basah dan panas seperti di Indonesia ini, sedang pelapukan fisik lebih menonjol di daerah yang beriklim kering.
Hasil pelapukan dapat dibedakan atas tiga jenis atau kelompok, yaitu :
a. Bahan-bahan yang dilarutkan dan diangkut sebagai larutan.
b. Bahan-bahan yang diangkut bukan sebagai larutan, tetapi sebagai bahan padat, yaitu sebagai beban melayang (suspensi) dan sebagai beban dasar (bed-load).
c. Bahan-bahan yang tertinggal.
Diantara ketiga jenis bahan sebagai hasil proses pelapukan diatas, maka bahan jenis pertama kalau merupakan bahan berharga konsenterasinya akan merupakan deposit evaporit (penguapan) yang telah diterangkan di depan. Sedang konsenterasi bahan galian kedua akan merupakan deposit karena proses sedimentasi seperti telah diuraikan didepan.
Sedang bahan-bahan yang tertinggal dapat dikelompokkan menjadi empat kelompok, yaitu :
Yang berupa tanah (soil) biasa, tanpa kandungan mineral-mineral berharga.
Yang berupa residu, terdiri dari mineral berharga dalam jumlah yang dapat diusahakan.
Residu yang berupa mineral berat dan mineral ringan yang tidak dapat larut karena sifatnya yang stabil di mana hanya mineral yang berat yang berharga, sedang yang ringan tidak berharga. Keduanya dapat dipisahkan dengan cara dialiri air atau udara.
Bahan yang dapat larut oleh air yang meresap ke dalam tanah dan diendapkan di tempat yang dangkal dibawahnya untuk membentuk deposit mineral berharga.
Kelompok mana yang terbentuk tergantung dari hal-hal di bawah ini :
- Keadaan alami batuan asalnya
- Keadaan topografi
- Keadaan iklim
Dari keempat kelompok di atas, kedua akan membentuk deposit konsenterasi residual, kelompok ketiga membentuk deposti konsenterasi mekanis atau deposit placer dan kelompok keempat akan membentuk deposit pengkayaan sekunder (secondary enrichment deposit).
Deposit konsentrasi residual
Konsenterasi residual adalah suatu pengumpulan bahan residu yang berharga setelah bagian-bagian tidak berharga tersingkirkan oleh proses pelapukan. Contoh deposit yang terbentuk secara ini adalah bijih besi yang terkandung dalam gamping murni dalam bentuk besi karbonat. Oleh proses Pelaruta (pelapukan kimiawi) gampingnya akan larut dan besinya tertinggal. Seperti juga besi, mangan juga dapat terbentuk akibat pelapukan kimiawi.
Meskipun aluminium termasuk unsur yang sangat banyak dijumpai pada kerak bumi, tetapi sebagian besar ada dalam kombinasi dengan bahan lain yang masih menimbulkan kesulitan untuk dapat diambil secara komersial. Sampai sekarang hanya bauksit yang merupakan bijih aluminium yang komersial. Bauksit adalah suatu oksida aluminium yang terhidrasi, dan berasal dari hasil pelapukan batuan beku yang kaya akan mineral-mineral feldspar dan tidak mengandung mineral kuarsa, yaitu nepheline syenit. Bauksit yang baik mengandung kira-kira 50% aluminium dan kurang dari 6% silika, 10% oksida besi dan 4% oksida titanium.
Beberapa jenis batuan beku yang basa, mengandung sejumlah kecil nikel. Di bawah pengaruh pelapukan di daerah tropis atau subtropis batuan semacam itu akan melepaskan silika dan menghasilkan ikatan nikel dan magnesium. Di beberapa tempat, nikel tersebut dalam bentuk mineral garnierit, oleh proses konsentrasi residual dapat menjadi deposit yang komersial.
Deposit konsetrasi mekanis atau placer
Sisa pelapukan yang tidak dapat larut akan menghasilkan suatu selubung dari bahan-bahan lepas, diantaranya berat dan beberapa lagi ringan; ada yang getas (britlle) dan ada yang tahan (durable). Bahan-bahan tersebut oleh suatu media tertentuk seperti air yang mengalir (sungai), angin arus pantai (beach), ataupun ari permukaan (running water) dapat mengalami pemisahan bagian yang berat terhadap bagian yang ringan secara gravitasi dan membentuk endapan placer.
Konsentrasi hanya dapat terjadi kalau mineralberharga yang bersangkutan memiliki tiga sifat sebagai berikut :
- Berat jenisnya tinggi
- Tahan terhadap pelapukan kimiawi
- Tahan terhadap benturan-benturan fisik (durable)
Mineral placer yang memiliki sifat-sifat tersebut adalah emas, platina, tinstone, magnetit, khromit, ilmenit, rutil, tembaga, batu mulia, zircon, monazit, fosfat, tantalit, columbit. Diantara bahan-bahan tersebut di atas yang paling berharga sebagai deposit placer adalah emas, platina, tinstone, ilmenit (bijih titanium), intan dan ruby.
Deposit sebagai akibat oksidasi dan pengkayaan sekunder
Air dan oksigen adalah tenaga pelapukan kimiawi yang sangat kuat, kalau mereka bersentuhan dengan suatu deposit bijih, maka hasilnya adalah reaksi-reaksi kimia yang kadang-kadang dapat drastis dan merubah deposit yang sudah ada tersebut. Air permukaan yang mengandung oksigen akan bersifat sebagai bahan pelarut yang mampu melarutkan mineral-mineral tertentu. Suatu deposit bijih dapat teroksidasi dan dapat kehilangan banyak kandungan mineral yang berharga karena tercuci (leached), kemudian terbawa ke bawah oleh air permukaan yang sedang turun ke bawah (meresap ke bawah).
Pada bagian abwah, akhirnya larutan tersebut mengendapkan kandungan-kandungan mineral logamnya menjadi endapan bijih teroksidasi (oxidized ores), ini terjadi di atas muka air tanah.
Pada saat larutan memasuki air tanah di bawah muka air tanah, mereka memasuki zona dimana tidak ada oksigen dan kandungan logamnya lalu diendapkan dalam bentuk logam-logam sulfida. Proses tersebut dinamakan pengkayaan sulfida sekunder. Tentu saja gambaran tersebut tidak terjadi pada semua deposit bijih yang terkena air, karena tidak semua deposit bijih mengandung logam yang dapat teroksidasi, atau iklim yang tidak memungkinkan terjadinya pelarutan yang kuat. Jadi haruslah ada kondisi khusus yang mengangkut waktu, iklim, topografi dan jenis bijih tertentu untuk dapat terjadinya zona teroksidasi dan zona diperkaya.
7. Deposit oleh Proses Metamorfisme
Metamorfisme adalah suatu proses dimana batuan dan mineral mengalami ubahan akibat adanya tekanan dan suhu yang tinggi yang ditimpakan kepadanya, disamping itu kadang-kadang disertai pula dengan penambahan air dan karbon dioksida. Ubahan ini dapat dalam bentuk kristalisasi maupun rekombinasi dari kandungan-kandungan batuan yang menimbulkan mineral-mineral bukan logam baru yang berharga. Deposit mineral yang terjadi oleh proses metamorfisme terutama adalah grafit, asbes, talk, batusabun, garnet dan bahan-bahan abrasif.
8. Konsentrasi oleh Proses Air Tanah
Yang dimaksud dengan air tanah adalah air di bawah permukaan tanah dan di bawah muka air tanah, semua pori batuan terisi jenuh dengan air. Sedangkan air tanah yang berada di atas muka air tanah disebut air gravitasi (gravity water). Muka air tanah ini biasa juga disebut water table.
Air tanah dapat dibedakan antara yang berasal dari curah hujan dan merembes ke dalam tanah yang akhirnya masuk ke dalam lapisan pembawa air (aquifer) dan air tanah yang terjebak di dalam lapisan batuan bersamaan dengan waktu batuan sedimen itu terbentuk. Air tanah jenis pertama disebut air meteorik (meteoric water) dan yang kedua disebut air konet (connet water). Karena sifat terbentuknya maka air konet ini lebih kaya akan garam –garam dibandingkan dengan air meteorik. Di daerah pedalaman yang jauh dari pantai sering air tanah yang kaya akan garam-garaman ini ditambang untuk diambil garamnya dan dikenal sebagai garam air tanah.
Salah satu contoh pengusahaan garam air tanah ini adalah di daerah Kuwu, Purwodadi (Jawa Tengah). Di sini air tanah konet terdesak keluar oleh gas methan dan menimbulkan apa yang disebut mud volcano (gunung lumpur). Oleh penduduk air konet yang keluar tersebut, yang juga muncul di sumur-sumur galian, diuapkan dan diambil endapan garamnya.
METODA EKSPLORASI
Metoda dalam eksplorasi dapat digolongkan dalam dua kelompok besar, yaitu :
1) Metoda langsung, terdiri dari :
Metoda langsung di permukaan
Metoda langsung di bawah permukaan
2) Metoda tidak langsung, terdiri dari :
Metoda tidak langsung cara geokimia yang mencakup antara lain mengenai bed rock, soil, air, vegetasi dan stream deposit.
Metoda tidak langsung cara geofisika yang mencakup beberapa cara yaitu cara magnetik (sudah jarang digunakan), gravitasi (sudah jarang digunakan), cara seismik yang terdiri dari cara reflaksi dan refleksi, cara listrik (resistifity), dua cara yang terakhir yaitu cara radiokatif yang masih jarang digunakan, hal ini disebabkan karena cara ini relatif lebih mahal dan lebih rumit dari cara-cara sebelumnya.
Metoda Langsung
Metoda Langsung Permukaan
Metoda ini dapat dilakukan dengan beberapa langkah, yaitu :
a. Penyelidikan singkapan (out crop)
Singkapan segar umumnya dijumpai pada :
1. Lembah-lembah sungai, hal ini dapat terjadi karena pada lembah sungai terjadi pengikisan oleh air sungai sehingga lapisan yang menutupi tubuh batuan tertransportasi yang menyebabkan tubuh batuan nampak sebagai singkapan segar
2. Bentuk-bentuk menonjol pada permukaan bumi, hal ini terjadi secara alami yang umumnya disebabkan oleh pengaruh gaya yang berasal dari dalam bumi yang disebut gaya endogen misalnya adanya letusan gunung berapi yang memuntahkan material ke permukaan bumi dan dapat juga dilihat dari adanya gempa bumi akibat adanya gesekan antara kerak bumi yang dapat mengakibatkan terjadinya patahan atau timbulnya singkapan ke permukaan bumi yang dapat dijadikan petunjuk letak tubuh batuan.
b. Tracing Float (penjejakan)
Float adalah fragmen-fragmen atau potongan-potongan biji yang berasal dari penghancuran singkapan yang umumnya disebabkan oleh erosi, kemudian tertransportasi yang biasanya dilakukan oleh air, dan dalam melakukan tracing kita harus berjalan berlawanan arah dengan arah aliran sungai sampai float dari bijih yang kita cari tidak ditemukan lagi, kemudian kita mulai melakukan pengecekan pada daerah antara float yang terakhir dengan float yang sebelumnya dengan cara membuat parit yang arahnya tegak lurus dengan arah aliran sungai, tetapi jika pada pembuatan parit ini dirasa kurang dapat memberikan data yang diinginkan maka kita dapat membuat sumur uji sepanjang parit untuk mendata tubuh batuan yang terletak jauh dibawah over burden.
c. Tracing dengan Panning (mendulang)
Caranya sama seperti tracing float, tetapi bedanya terdapat pada ukuran butiran mineral yang dicara biasanya cara ini digunakan untuk mencari jejak mineral yang ukurannya halus dan memiliki masa jenis yang relatif besar. Persamaan dari cara tracing yaitu pada kegiatan lanjutan yaitu trencing atau test pitting.
Cara-cara tracing, baik tracing float maupun tracing dengan panning akan dilanjutkan dengan cara trenching atau test pitting.
- Trenching (pembuatan parit)
Pembuatan parit memiliki keterbatasan yaitu hanya bisa dilakukan pada overburden yang tipis, karena pada pembuatan parit kedalaman yang efektif dan ekonomis yang dapat dibuat hanya sedalam 2 – 2,5 meter, selebih dari itu pembuatan parit dinilai tidak efektif dan ekonomis. Pembuatan parit ini dilakukan dengan arah tegak lurus ore body dan jika pembuatan parit ini dilakukan di tepi sungai maka pembuatan parit harus tegak lurus dengan arah arus sungai.
Paritan dibangun dengan tujuan untuk mengetahui tebal lapisan permukaan, kemiringan perlapisan, struktur tanah dan lain-lain.
- Test Pitting (pembuatan sumur uji)
Jika dengan trenching tidak dapat memberikan data yang akurat maka sebaiknya dilakukan test pitting untuk menyelidiki tubuh batuan yang letaknya relatif dalam. Kita harus ingat bahwa pada test pitting kita harus memilih daerah yang terbebas dari bongkahan-bongkahan maka hal ini akan menyulitkan kita pada waktu pembuatan sumur uji dan juga daerah yang hendak kita buat sumur uji harus bebas dari air, karena dengan adanya air dapat menyulitkan kita pada waktu melakukan penyelidikan struktur batuan yang terdapat pada sumur uji yang kita buat. Pada pembuatan sumur uji ini kita juga harus mempertimbangkan faktor keamanan, kita harus dapat membuat sumur dengan penyangga sesedikit mungkin tetapi tidak mudah runtuh. Hal ini juga akan mempengaruhi kenyamanan pada waktu melakukan penelitian. Kedalaman sumur uji yang kita buat bisa mencapai kedalaman sampai 30 meter.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dari penggalian sumur adalah gejala longsoran, keluarnya gas beracun, bahaya akan banjir dan lain-lain.
Metoda Langsung Bawah Permukaan
Eksplorasi langsung bawah permukaan dilakukan bila tidak ada singkapan di permukaan atau pada eksplorasi permukaan tidak dapat memberikan informasi yang baik, karena pada eksplorasi langsung permukaan, kedalaman maksimum yang dapat dicapai + 30 meter. Eksplorasi langsung bawah permukaan juga dapat dilakukan apabila keadaan permukaan memungkinkan untuk diadakan eksplorasi bawah permukaan, sebab apabila permukaan tidak memungkinkan, misalnya permukaan itu tergenang air atau tertutup bongkah batu yang tidak stabil, maka hal ini akan memberikan resiko yang besar jika dilakukan eksplorasi permukaan.
Dalam eksplorasi bawah permukaan ada hal-hal yang harus diperhatikan misalnya, pekerjaan harus berlangsung tetap didalam badan bijih, hal ini untuk memudahkan diadakan pengamatan dan proses sampling pekerjaan juga diusahakan dimulai dari daerah-daerah yang memiliki singkapan yang baik, karena dengan singkapan yang baik dapat memudahkan kita untuk menentukan strike atau dipnya, yang tidak kalah pentingnya yang harus diperhatikan adalah masalah biaya, dimana dalam pekerjaan eksplorasi ini biaya tidak boleh terlalu besar, hal ini bertujuan untuk menghindari adanya dana yang terbuang percuma jika nantinya eksplorasi yang dilakukan hasilnya mengecewakan.
Eksplorasi bawah permukaan dapat dilakukan dengan membuat Tunel, Shaft, Drift, Winse dan lain-lain.
Tunnel = suatu lubang bukaan mendatar atau hampir mendatar yang menembus kedua kaki bukit.
Shaft = suatu lubang bukaan yang menghubungkan tambang bawah tanah dengan permukaan bumi dan berfungsi sebagai jalan pengangkutan karyawan serta alat-alat kebutuhan tambang, ventilasi dan penirisan.
Drift = suatu bukaan mendatar yang dibuat dekat atau pada endapan bijih yang arahnya sejajar dengan jurus atau dimensi terpanjang dari endapan bijihnya (dalam pengeboran).
Winze = lubang bukaan vertikal atau arah miring yang dari “level” ke arah “level” yang dibawahnya.
Eksplorasi bawah tanah juga dapat dilakukan dengan pengeboran inti. Pengeboran sumur minyak yang pertama dilakukan oleh Kol. Drake pada tahun 1959 dengan menggunakan bor (RIG) permanen (tidak dapat dipindah-pindah) dan pada pengeborannya menggunakan sistem perkusif (tumbuk), pada pengeboran ini kedalaman maximum yang dapat dicapai adalah 60 ft (+ 20 m) dengan bor lurus (vertical drilling).
Saat ini pengeboran dilakukan dengan teknik bor putar (rotary drilling) dengan menara bor yang dapat dipindah-pindah (portablering) dan dilakukan dengan beberapa cara pengeboran yaitu dengan cara perkusif, rotasi atau dengan perkusif-rotasi. Pemboran dapat dilakukan di darat maupun di laut (on shore atau off shore). Pemboran tidak terbatas pada pemboran decara vertikal saja tetapi dapat dilakukan secara miring (kemiringan dapat mencapai 90o), apabila saat pengeboran kita menemukan batuan yang keras dan susah ditembus oleh mata bor, maka dengan teknologi sekarang, pipa yang berada jauh di dalam tanah dapat dirubah arahnya (dibelokkan) untuk menghidari batuan yang keras tersebut.
Pengeboran yang dilakukan pada eksplorasi bertujuan untuk mengambil contoh (sampling) untuk diamati, pengeboran juga bisa bertujuan untuk produksi atau konstruksi (misalnya air tanah, minyak bumi) dan pemboran dapat juga untuk memudahkan proses peledakan (pada kegiatan penambangan material keras). Dari data pengeboran dan sampling kita dapat membuat peta stratigrafi daerah pengeboran. Dari peta ini kita dapat mengetahui susunan batuan dan ketebalan cadangan dan akhirnya kita dapat memperkirakan besar cadangan secara keseluruhan
BAHAN GALIAN
PROSES PEMBENTUKAN BAHAN GALIAN
Bahan galian adalah semua bahan atau subtansi yang terjadi dengan sendirinya di alam dan sangat dibutuhkan oleh manusia untuk berbagai keperluan industrinya. Bahan tersebut dapat berupa logam maupun non logam, dan dapat berupa bahan tunggal ataupun berupa campuran lebih dari satu bahan.
Proses terbentuknya endapan bahan galian adalah komplek dan sering lebih dari satu proses yang bekerja bersama-sama. meskipun dari satu jenis bahan, misalnya logam, kalau terbentuk oleh proses yang berbeda maka akan menghasilkan tipe endapan yang berbeda pula. Contohnya adalah endapan bijih besi, endapan ini dapat dihasilkan oleh proses diferensiasi magmatik oleh larutan hidrotermal, oleh proses sedimentasi ataupun oleh proses pelapukan. Tiap-tiap proses akan menghasilkan endapan bijih besi yang berbeda-beda baik dalam mutu, besarnya cadangan, maupun jenis mineral-mineral ikutannya.
Diantara tenaga-tenaga geologi yang membentuk endapan bahan galian, maka air memegang peranan yang dominan. Di dalam peranannya, air dapat dalam bentuk uap air, air magmatik yang panas, air laut, air sungai, air tanah, air danau maupun air permukaan. Disamping air, maka temperatur, reaksi-reaksi kimia, sinar matahari, metamorfisme, tenaga-tenaga arus dan gelombang, juga merupakan faktor-faktor pembentuk endapan bahan galian.
Mengenal dan mengetahui proses-proses yang dapat membentuk endapan bahan galian ini akan sangat membantu dalam pencarian, penemuan dan pengembangan bahan galian.
Tabel. Proses dan pembentukan jenis deposit
Proses Deposit yang dihasilkan
1. Konsentrasi magmatik Deposit magmatik
2. Sublimasi Sublimat
3. Kontak metasomatisme Deposit kontak metasomatik
4. Konsentrasi hidrotermal Pengisian celah-celah terbuka
Pertukaran ion pada batuan
5. Sedimentasi Lapisan-lapisan sedimenter
Evaporit.
6. Pelapukan Konsentrasi residuil
Placer.
7. Metamorfisme Deposit metamorfik
8. Hidrologi Air tanah, garam tanah, endapan caliche.
1. Konsentrasi magmatik
Beberapa dari mineral yang terdapat dalam batuan beku banyak yang mempunyai nilai ekonomis, tetapi pada umumnya konsentrasi terlalu kecil untuk dapat diproduksi secara komersial, oleh karena itu diperlukan suatu proses konsentrasi untuk dapat mengumpulkan bahan-bahan tersebut dalam suatu deposit yang ekonomis. Konsentrasi tersebut terjadi pada saat batuan beku masih berupa magma, karenanya disebut konsentrasi oleh proses magmatik. Perkecualian pada intan, dimana tidak diperlukan konsentrasi, tetapi suatu kristal tunggal saja sudah cukup berharga.
Deposit bahan galian sebagai hasil endapan proses magmatik ini memiliki ciri-ciri adanya hubungan yang dekat dengan batuan beku intrusif dalam atau intrusif menengah. Konsentrasi magmatik dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. Magmatik awal :
- Kristalisasi tanpa konsentrasi : intan
- Kristalisasi dan pemisahan : khron, platina
b. Magmatik akhir :
- Akumulasi dan atau injeksi larutan residual : besi titan, platina, titan, khron.
- Akumulasi dan pemisahan larutan : beberapa tipe deposit nikel dan tembaga.
- Pegmatit.
Hasil atau produk dari proses magmatik dapat dibagi menjadi 4 jenis, yaitu logam tunggal (native metal), oksida, silfisa dan batu mulia (gemstone).
Contoh logam tunggal : Platina, Emas, Perak, Besi-Nikel.
Contoh oksida : Besi (magnetit, hematit), Besi-titan (magnetit bertitan), Titan (ilmenit), Khrom (kromit), Tungsten (wolframit).
Contoh sulfida : Nikel-tembaga (kalkopirit), Nikel (pentlandit, molibdenit).
Contoh batu mulia : Intan, Garnet (almandit), Peridotit.
2. Sublimasi
Proses sublimasi merupakan proses yang tidak begitu berarti dalam pembentukan bahan galian, tetapi memang ada bahan galian yang terbentuk oleh proses ini.
Proses sublimasi menyangkut perubahan langsung dari keadaan gas atau uap menajdi keadaan padat, tanpa melalui fase cair. Proses ini berhubungan erat dengan kegiatan gunung berapi dan fumarol, tetapi sublimat yang dihasilkan sering jumlahnya tidak cukup banyak untuk dapat ditambang secara menguntungkan. Belerang adalah bahan galian yang terjadi sebagai akibat proses sublimasi, yang secara lokal sering cukup menguntungkan untuk ditambang. Disamping belerang sering juga dapat dijumpai garam-garam klorida dari besi, tembaga, seng dan garam-garam dari logam alkali lainnya, tetapi umumnya relatif sangat kecil untuk dapat ditambang secara menguntungkan.
3. Kontak Metasomatisme
Pada saat magma yang pijar dan sangat panas menerobos lapisan batuan, magma tersebut makin lama akan makin kehilangan panasnya akhirnya akan membeku menjadi batuan beku intrusif. Proses tersebut dapat terjadi pada keadaan yang dangkal, menengah ataupun pada kedalaman yang besar, sehingga dikenal adanya batuan beku intrusif dangkal, menengah ataupun dalam. Dalam proses tersebut akan terlihat adanya tekanan dan suhu yang sangat tinggi terutama pada kontak terobosannya, antara magma yang masih cair dengan batuan disekitarnya. Pengaruh dari kontak ini dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu :
Pengaruh dari panas saja, tanpa adanya perubahan-perubahan kimiawi baik pada magmanya maupun pada batuan yang diterobos. kOntak ini disebut kontak metamorfisme.
Pengaruh panas dan disertai adanya perubahan-perubahan kimiawi sebgai akibat pertukaran ion dan sebagainya. Dari magma ke batuan yang diterobos dan sebaliknya. Kontak semacam ini disebut kontak metasomatisme.
Kedua jenis kontak tersebut menimbulkan hasil yang sangat berbeda kecuali pada keadaan yang sangat jarang dapat menghasilkan endapan bahan galian seperti silimanit. Sebaliknya, pada kontak metasomatisme dapat dihasilkan bahan-bahan galian yang berharga. Mineral yang terjadi sebagai akibat kontak metasomatisme akan lebih beraneka ragam bila dibandingkan dengan yang terjadi pada kontak metamorfisme; hal ini karena pada yang disebut terkahir tersebut hanya terjadi efek panas saja, sedang pada kontak metasomatis terjadi efek padas dan kimiawi bersama-sama.
Manakala komposisi magma yang menerobos kaya akan material-material bahan galian, maka akan dihasilkan deposit kontak metasomatik, terutama kalau lingkungannya terdiri dari batuan sedimen yang gampingan, karena hal itu akan lebih menguntungkan untuk terjadinya reaksi kimia. Magma tersebut haruslah mengandung unsur-unsur utama yang nantinya akan menjadi bahan galian. Penerobosan haruslah terjadi pada kedalaman yang cukup dakam,dan tidak terlalu sangkal. Batuan yang diterobos haruslah batuan yang mudah bereaksi. Jadi jelaslah bahwa tidak semua terobosan magma akan menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatisme.
Suhu diantara kontak akan berkisar antara 500oC sampai 1100oC untuk magma yang bersifat silika, dan makin jauh letaknya dari kontak, suhunya makin menurun. Terdapatnya mineral-mineral tertentu akan menunjukan shu tertentu pula, dimana mineral tersebut terbentuk, misalnya adanya mineral wollastonit menunjukkan bahwa suhu tidak melebihi 1125oC, kuarsa menunjukan suhu di atas 573oC dan seterusnya.
Bahan galian hasil kontak metasomatisme terjadi karena adanya proses rekristalisasi, penggabungan unsur, pergantian ion, maupun penambahan unsur-unsur baru dari magma ke batuan yang diterobosnya. Dari proses rekristalisasi batugamping misalnya, akan dihasilkan batu marmer, sedangkan rekristalisasi batupasir kuarsa akan menghasilkan batu kuarsit.
Kalau suatu batuan samping memiliki komposisi mineral AB dan CD, maka proses penggabungan kembali (recombination) akan berubah menjadi mineral AC dan BD, dan oleh proses penambahan unsur-unsur dari magma akan berubah lagi menjadi mineral ACX dan BDY, dimana mineral X dan Y unsur baru dari magma.
Penambahan unsur baru dari magma sebagian berupa logam, silika, belerang, boron, khlor, flour, kalsium, magnesium dan natrium.
Mineral logam (ore minerals) yang berbentuk dalam kontak metasomatisme hampir semuanya berasal dari magma, demikian juga mengenai kendungan-kandungan yang asing pada batuan yang terterobos, melalui proses penambahan unsur.
Jenis magma yang menerobos perlapisan batuan yang akhirnya akan menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatisme pada umumnya terbatas pad jenis magma silika dengan komposisi menengah (intermidiate) seperti kuarsa monzonit, granodiorit atau kuarsa diorit. Tetapi magma yang sangat kaya akan silika seperti jenis granit jarang yang akan menghasilkan endapan bahan galian, demikian pula dengan magma yang ultrabasa. Sedangkan pada magma yang basa kadang-kadang terbentuk endapan bahan galian metasomatisme.
Hampir semua endapan bahan galian kontak metasomatik berasosiasi dengan tubuh batuan beku intrusif yang berupa stock, batholit ataupun tubuh-tubuh batuan beku intrusif lain yang seukuran dengan stock atau batholit, tidak pernah berasosiasi dengan dike atau sill yang berukuran kecil, sedangkan lacolith atau sill yang besar meskipun jarang dijumpai tetapi kadang-kadang dapat menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatik.
Batuan samping yang terterobos oleh magma, yang paling besar kemungkinannya untuk dapat menimbulkan deposit kontak metasomatik adalah batuan karbonat. Batugamping murni maupun dolomit dengan segera akan mengalami rekristalisasi dan rekombinasi dengan unsur-unsur yang berasal dari magma, malahan pada batugamping yang tidak murni, efek kontak metasomatik yang terjadi lebih kuat, karena unsur-unsur pengotoran seperti silika, alumina dan besi adalah bahan-bahan yang dapat dengan mudah membentuk kombinasi-kombinasi batu dengan oksida kalsium. Seluruh masa batuan di sekitar kontak dapat berubah menjadi garnet, silika dan mineral bijih.
Sedang batuan yang agak sedikit terpengaruh oleh intrusi magma adalah batupasir. Kalau mengalami rekristalisasi batupasir akan menjadi kuarsit yang kadang-kadang mengandung mineral-mineral kontak metasomatik yang tersebar setempat-setempat. Sedang lempung akan mengalami pengerasan dan dapat berubah menjadi hornfels, yang umumnya mengandung mineral-mineral andalusit, silimanit dan staurolit.
Tingkat perubahan terjadi pada batuan sedimen klastik halus tersebut tergantung dari tingkat kemurniannya, paling baik kalau lempung tersebut bersifat karbonatan yaitu mengandung kotoran karbonat. Tetapi secara umum batuan sedimen argillceous seperti lempung, jarang yang mengandung mineral-mineral bahan galian.
Sedangkan pada batuan beku maupun metamorf, kalau mengalami terobosan magma hampir tidak mengalami perubahan yang berarti, kecuali kalau antara magma yang menerobos dan batuan beku yang diterobos komposisinya sangat berbeda, misalnya magma granodiorit yang menerobos gabro, maka kemungkinan akan terjadi perubahan-perubahan yang besar pada gabronya.
Jadi secara umum dikatakan bahwa batuan yang paling peka terhadap kontak metasomatisme dan paling cocok untuk terjadinya pembentukan endapan bahan galian bijih adalah batuan sedimen, terutama yang bersifat gampingan dan tidak murni.
Sedangkan bentuk, posisi atau penyebaran daripada bahan galian yang terjadi pada proses kontak metasomatisme banyak tergantung juga pada struktur dari batuan yang diterobos, akan tetapi pada umumnya terbentuk tidak teratur dan terpisah-pisah. Bentuk tidak teratur tersebut lebih sering terjadi pada batugamping yang tebal. Sedangkan pada batugamping yang berlapis-lapis maupun yang terkekarkan, maka endapan bijih tersebut dapat membentuk menjari atau melidah.
Volume deposit kontak metasomatik pada umumnya kecil, berkisar antara beberapa puluh sampai beberapa ratus ribu ton bijih saja, jarang sekali dapat dijumpai yang berukuran sampai jutaan ton. Dimensinya antara 30 sampai 150 meter saja.
4. Konsenterasi Hidrotermal
Produk akhir dari proses diferensiasi magmatik adalah suatu larutan yang disebut larutan sisa magma, yang mungkin dapat mengadung konsenterasi logam yang dulunya berada dalam magma. Larutan sisa magma ini yang juga disebut larutan hidrotermal, banyak mengandung logam-logam yang berasal dari magma yang sedang membeku dan diendapkan ditempat-tempat sekitar magma yang sedang membeku tadi. Larutan ini makin jauh letaknya dari magma makin kehilangan panasnya, sehingga dikenal adanya deposit hidrotermal suhu tinggi di tempat yang terdekat dengan intrusi, deposit hidrotermal suhu menengah ditempat yang agak jauh, dan deposit hidrotermal suhu rendah di tempat yang terjauh. Deposit tersebut juga dinamakan hipotermal, mesotermal dan epitermal, tergantung dari suhu, tekanan, dan keadaan geologi di mana mereka terbentuk, seperti yang ditunjukan oleh mineral-mineral yang dikandungnya.
Dalam perjalanannya melalui (menerobos) batuan, larutan hidrotermal akan mendepositkan mineral-mineral yang dikandungnya di rongga-rongga batuan dan membentuk deposit celah (cavity filling deposit) atau melalui proses metasomatik membentuk deposit pengganti (replacement deposit).
Secara umum deposit replacement terjadi pada kondisi suhu dan tekanan tinggi jadi pada daerah lebih dekat batuan intrusinya, merupakan deposit hipotermal. Sebaliknya deposit pengisian atau deposit celah (cavity filling deposit) lebih banyak terjadi di daerah dengan suhu dan tekanan rendah, jadi merupakan deposit epitermal, yang terletak agak jauh dari batuan intrusifnya.
Syarat-syarat penting untuk terjadinya deposit hidrotermal adalah :
a. Adanya larutan yang mampu melarutkan mineral-mineral.
b. Adanya tekanan atau rongga pada batuan yang dapat dilewati larutan.
c. Adanya tempat dimana larutan dapat mendepositkan kandungan mineralnya.
d. Ada reaksi kimia yang menghasilkan pengendapan mineral baru.
e. Konsentrasi mineral yang cukup dalam deposit sehingga menguntungkan kalau ditambang.
5. Sedimentasi
Proses-proses sedimentasi tidak saja menghasilkan batuan-batuan sedimen, tetapi dapat juga menghasilkan deposit-deposit mineral berharga seperti mangan, besi, tembaga, batubara, karbonat, tanah lempung, belerang, lempung pemurni (fuller’s earth atau bleekarde), lempung bentonit, tanah diatome, dan secara tidak langsung deposit vanadium-uranium. Meskipun demikian deposit-deposit tersebut sebenarnya juga batuan sedimen, yang kebetulan karena sifat-sifat kimiawi dan fisikanya kemudian menjadi sangat berharga. Karenanya, cara terbentuknya juga sama dengan cara terbentuknya batuan sedimen, harus ada batuan yang bertindak sebagai sumber (asal), harus ada suatu proses yang mengangkut dan mengumpulkan bahan-bahan hasil rombakan batuan asal, dan akhirnya pengendapan hasil rombakan tersebut pada suatu cekungan pengendapan tertentu. Kemudian mungkin saja dapat terjadi alterasi kimiawi ataupun kompaksi dan perubahan-perubahan lain pada endapan tersebut. Jadi dalam proses di atas jelaslah bahwa batuan asal haruslah mengalami pelapukan terlebih dahulu, baik pelapukan fisik maupun pelapukan kimia, sebelum diangkut dan diendapkan ditempat lain.
Jenis batuan asal, cara pengangkutannya, dan lingkungan pengendapan dimana bahan-bahan tersebut akan diendapkan kembali, pada umumnya akan serupa bagi satu jenis bahan tertentu.
Termasuk dalam proses sedimentasi ini pengendapan deposit mineral akibat penguapan (evaporation). Proses penguapan ini paling baik terjadi di daerah beriklim panas dan kering.
Air tanah, air danau atau air pada daerah laut yang tertutup seperti laguna, dapat menghasilkan deposit-deposit mineral sebagai akibat proses penguapan. Juga sumber-sumber air panas dapat menghasilkan deposit serupa.
Deposit-deposti mineral yang terjadi oleh proses ini adalah garam dapur dari penguapan air laut atau air tanah yang asin, gipsum dan anhidrit berasal dari penguapan daerah lagun atau kadang-kadang dapat juga dari daerah rawa-rawa, garam-garam kalium dari penguapan air laut, dan dari penguapan air tanah dapat diendapkan garam-garam natrium karbonat, kalsium karbonat, garam nitrat dan natrium sulfat.
Melihat proses kejadiannya, maka hampir semua deposit mineral sebagai akibat penguapan ini berbentuk tipis dan meluas, jarang dijumpai dalam bentuk yang tebal. Misalnya endapan gipsum, biasanya tebalnya antara 1 sampai 2 meter saja, kecuali kalau pada saat terjadinya pengendapan disertai pula dengan penurunan dasar cekungan pengendapan secara perlahan-lahan, maka dalam hal ini mungkin saja endapan gipsumna dijumpai dalam keadaan agak tebal.
6. Pelapukan
Proses pelapukan yang meskipun berjalan lambat tetapi teru-menerus dalam jangka waktu lama, sehingga pada akhirnya batuan dan mineral-mineral yang dikandungnya akan mengalami disintregasi sebagai akibat pelapukan fisik dan dekomposisi sebagai akiat pelapukan kimiawi. Pelapukan fisika dan kimiawi terdiri dari bermacam-macam proses yang dapat bekerja sendiri-sendiri ataupun secara bersama-sama. Pelapukan kimiawi banyak terjadi di daerah yang beriklim basah dan panas seperti di Indonesia ini, sedang pelapukan fisik lebih menonjol di daerah yang beriklim kering.
Hasil pelapukan dapat dibedakan atas tiga jenis atau kelompok, yaitu :
a. Bahan-bahan yang dilarutkan dan diangkut sebagai larutan.
b. Bahan-bahan yang diangkut bukan sebagai larutan, tetapi sebagai bahan padat, yaitu sebagai beban melayang (suspensi) dan sebagai beban dasar (bed-load).
c. Bahan-bahan yang tertinggal.
Diantara ketiga jenis bahan sebagai hasil proses pelapukan diatas, maka bahan jenis pertama kalau merupakan bahan berharga konsenterasinya akan merupakan deposit evaporit (penguapan) yang telah diterangkan di depan. Sedang konsenterasi bahan galian kedua akan merupakan deposit karena proses sedimentasi seperti telah diuraikan didepan.
Sedang bahan-bahan yang tertinggal dapat dikelompokkan menjadi empat kelompok, yaitu :
Yang berupa tanah (soil) biasa, tanpa kandungan mineral-mineral berharga.
Yang berupa residu, terdiri dari mineral berharga dalam jumlah yang dapat diusahakan.
Residu yang berupa mineral berat dan mineral ringan yang tidak dapat larut karena sifatnya yang stabil di mana hanya mineral yang berat yang berharga, sedang yang ringan tidak berharga. Keduanya dapat dipisahkan dengan cara dialiri air atau udara.
Bahan yang dapat larut oleh air yang meresap ke dalam tanah dan diendapkan di tempat yang dangkal dibawahnya untuk membentuk deposit mineral berharga.
Kelompok mana yang terbentuk tergantung dari hal-hal di bawah ini :
- Keadaan alami batuan asalnya
- Keadaan topografi
- Keadaan iklim
Dari keempat kelompok di atas, kedua akan membentuk deposit konsenterasi residual, kelompok ketiga membentuk deposti konsenterasi mekanis atau deposit placer dan kelompok keempat akan membentuk deposit pengkayaan sekunder (secondary enrichment deposit).
Deposit konsentrasi residual
Konsenterasi residual adalah suatu pengumpulan bahan residu yang berharga setelah bagian-bagian tidak berharga tersingkirkan oleh proses pelapukan. Contoh deposit yang terbentuk secara ini adalah bijih besi yang terkandung dalam gamping murni dalam bentuk besi karbonat. Oleh proses Pelaruta (pelapukan kimiawi) gampingnya akan larut dan besinya tertinggal. Seperti juga besi, mangan juga dapat terbentuk akibat pelapukan kimiawi.
Meskipun aluminium termasuk unsur yang sangat banyak dijumpai pada kerak bumi, tetapi sebagian besar ada dalam kombinasi dengan bahan lain yang masih menimbulkan kesulitan untuk dapat diambil secara komersial. Sampai sekarang hanya bauksit yang merupakan bijih aluminium yang komersial. Bauksit adalah suatu oksida aluminium yang terhidrasi, dan berasal dari hasil pelapukan batuan beku yang kaya akan mineral-mineral feldspar dan tidak mengandung mineral kuarsa, yaitu nepheline syenit. Bauksit yang baik mengandung kira-kira 50% aluminium dan kurang dari 6% silika, 10% oksida besi dan 4% oksida titanium.
Beberapa jenis batuan beku yang basa, mengandung sejumlah kecil nikel. Di bawah pengaruh pelapukan di daerah tropis atau subtropis batuan semacam itu akan melepaskan silika dan menghasilkan ikatan nikel dan magnesium. Di beberapa tempat, nikel tersebut dalam bentuk mineral garnierit, oleh proses konsentrasi residual dapat menjadi deposit yang komersial.
Deposit konsetrasi mekanis atau placer
Sisa pelapukan yang tidak dapat larut akan menghasilkan suatu selubung dari bahan-bahan lepas, diantaranya berat dan beberapa lagi ringan; ada yang getas (britlle) dan ada yang tahan (durable). Bahan-bahan tersebut oleh suatu media tertentuk seperti air yang mengalir (sungai), angin arus pantai (beach), ataupun ari permukaan (running water) dapat mengalami pemisahan bagian yang berat terhadap bagian yang ringan secara gravitasi dan membentuk endapan placer.
Konsentrasi hanya dapat terjadi kalau mineralberharga yang bersangkutan memiliki tiga sifat sebagai berikut :
- Berat jenisnya tinggi
- Tahan terhadap pelapukan kimiawi
- Tahan terhadap benturan-benturan fisik (durable)
Mineral placer yang memiliki sifat-sifat tersebut adalah emas, platina, tinstone, magnetit, khromit, ilmenit, rutil, tembaga, batu mulia, zircon, monazit, fosfat, tantalit, columbit. Diantara bahan-bahan tersebut di atas yang paling berharga sebagai deposit placer adalah emas, platina, tinstone, ilmenit (bijih titanium), intan dan ruby.
Deposit sebagai akibat oksidasi dan pengkayaan sekunder
Air dan oksigen adalah tenaga pelapukan kimiawi yang sangat kuat, kalau mereka bersentuhan dengan suatu deposit bijih, maka hasilnya adalah reaksi-reaksi kimia yang kadang-kadang dapat drastis dan merubah deposit yang sudah ada tersebut. Air permukaan yang mengandung oksigen akan bersifat sebagai bahan pelarut yang mampu melarutkan mineral-mineral tertentu. Suatu deposit bijih dapat teroksidasi dan dapat kehilangan banyak kandungan mineral yang berharga karena tercuci (leached), kemudian terbawa ke bawah oleh air permukaan yang sedang turun ke bawah (meresap ke bawah).
Pada bagian abwah, akhirnya larutan tersebut mengendapkan kandungan-kandungan mineral logamnya menjadi endapan bijih teroksidasi (oxidized ores), ini terjadi di atas muka air tanah.
Pada saat larutan memasuki air tanah di bawah muka air tanah, mereka memasuki zona dimana tidak ada oksigen dan kandungan logamnya lalu diendapkan dalam bentuk logam-logam sulfida. Proses tersebut dinamakan pengkayaan sulfida sekunder. Tentu saja gambaran tersebut tidak terjadi pada semua deposit bijih yang terkena air, karena tidak semua deposit bijih mengandung logam yang dapat teroksidasi, atau iklim yang tidak memungkinkan terjadinya pelarutan yang kuat. Jadi haruslah ada kondisi khusus yang mengangkut waktu, iklim, topografi dan jenis bijih tertentu untuk dapat terjadinya zona teroksidasi dan zona diperkaya.
7. Deposit oleh Proses Metamorfisme
Metamorfisme adalah suatu proses dimana batuan dan mineral mengalami ubahan akibat adanya tekanan dan suhu yang tinggi yang ditimpakan kepadanya, disamping itu kadang-kadang disertai pula dengan penambahan air dan karbon dioksida. Ubahan ini dapat dalam bentuk kristalisasi maupun rekombinasi dari kandungan-kandungan batuan yang menimbulkan mineral-mineral bukan logam baru yang berharga. Deposit mineral yang terjadi oleh proses metamorfisme terutama adalah grafit, asbes, talk, batusabun, garnet dan bahan-bahan abrasif.
8. Konsentrasi oleh Proses Air Tanah
Yang dimaksud dengan air tanah adalah air di bawah permukaan tanah dan di bawah muka air tanah, semua pori batuan terisi jenuh dengan air. Sedangkan air tanah yang berada di atas muka air tanah disebut air gravitasi (gravity water). Muka air tanah ini biasa juga disebut water table.
Air tanah dapat dibedakan antara yang berasal dari curah hujan dan merembes ke dalam tanah yang akhirnya masuk ke dalam lapisan pembawa air (aquifer) dan air tanah yang terjebak di dalam lapisan batuan bersamaan dengan waktu batuan sedimen itu terbentuk. Air tanah jenis pertama disebut air meteorik (meteoric water) dan yang kedua disebut air konet (connet water). Karena sifat terbentuknya maka air konet ini lebih kaya akan garam –garam dibandingkan dengan air meteorik. Di daerah pedalaman yang jauh dari pantai sering air tanah yang kaya akan garam-garaman ini ditambang untuk diambil garamnya dan dikenal sebagai garam air tanah.
Salah satu contoh pengusahaan garam air tanah ini adalah di daerah Kuwu, Purwodadi (Jawa Tengah). Di sini air tanah konet terdesak keluar oleh gas methan dan menimbulkan apa yang disebut mud volcano (gunung lumpur). Oleh penduduk air konet yang keluar tersebut, yang juga muncul di sumur-sumur galian, diuapkan dan diambil endapan garamnya.
METODA EKSPLORASI
Metoda dalam eksplorasi dapat digolongkan dalam dua kelompok besar, yaitu :
1) Metoda langsung, terdiri dari :
Metoda langsung di permukaan
Metoda langsung di bawah permukaan
2) Metoda tidak langsung, terdiri dari :
Metoda tidak langsung cara geokimia yang mencakup antara lain mengenai bed rock, soil, air, vegetasi dan stream deposit.
Metoda tidak langsung cara geofisika yang mencakup beberapa cara yaitu cara magnetik (sudah jarang digunakan), gravitasi (sudah jarang digunakan), cara seismik yang terdiri dari cara reflaksi dan refleksi, cara listrik (resistifity), dua cara yang terakhir yaitu cara radiokatif yang masih jarang digunakan, hal ini disebabkan karena cara ini relatif lebih mahal dan lebih rumit dari cara-cara sebelumnya.
Metoda Langsung
Metoda Langsung Permukaan
Metoda ini dapat dilakukan dengan beberapa langkah, yaitu :
a. Penyelidikan singkapan (out crop)
Singkapan segar umumnya dijumpai pada :
1. Lembah-lembah sungai, hal ini dapat terjadi karena pada lembah sungai terjadi pengikisan oleh air sungai sehingga lapisan yang menutupi tubuh batuan tertransportasi yang menyebabkan tubuh batuan nampak sebagai singkapan segar
2. Bentuk-bentuk menonjol pada permukaan bumi, hal ini terjadi secara alami yang umumnya disebabkan oleh pengaruh gaya yang berasal dari dalam bumi yang disebut gaya endogen misalnya adanya letusan gunung berapi yang memuntahkan material ke permukaan bumi dan dapat juga dilihat dari adanya gempa bumi akibat adanya gesekan antara kerak bumi yang dapat mengakibatkan terjadinya patahan atau timbulnya singkapan ke permukaan bumi yang dapat dijadikan petunjuk letak tubuh batuan.
b. Tracing Float (penjejakan)
Float adalah fragmen-fragmen atau potongan-potongan biji yang berasal dari penghancuran singkapan yang umumnya disebabkan oleh erosi, kemudian tertransportasi yang biasanya dilakukan oleh air, dan dalam melakukan tracing kita harus berjalan berlawanan arah dengan arah aliran sungai sampai float dari bijih yang kita cari tidak ditemukan lagi, kemudian kita mulai melakukan pengecekan pada daerah antara float yang terakhir dengan float yang sebelumnya dengan cara membuat parit yang arahnya tegak lurus dengan arah aliran sungai, tetapi jika pada pembuatan parit ini dirasa kurang dapat memberikan data yang diinginkan maka kita dapat membuat sumur uji sepanjang parit untuk mendata tubuh batuan yang terletak jauh dibawah over burden.
c. Tracing dengan Panning (mendulang)
Caranya sama seperti tracing float, tetapi bedanya terdapat pada ukuran butiran mineral yang dicara biasanya cara ini digunakan untuk mencari jejak mineral yang ukurannya halus dan memiliki masa jenis yang relatif besar. Persamaan dari cara tracing yaitu pada kegiatan lanjutan yaitu trencing atau test pitting.
Cara-cara tracing, baik tracing float maupun tracing dengan panning akan dilanjutkan dengan cara trenching atau test pitting.
- Trenching (pembuatan parit)
Pembuatan parit memiliki keterbatasan yaitu hanya bisa dilakukan pada overburden yang tipis, karena pada pembuatan parit kedalaman yang efektif dan ekonomis yang dapat dibuat hanya sedalam 2 – 2,5 meter, selebih dari itu pembuatan parit dinilai tidak efektif dan ekonomis. Pembuatan parit ini dilakukan dengan arah tegak lurus ore body dan jika pembuatan parit ini dilakukan di tepi sungai maka pembuatan parit harus tegak lurus dengan arah arus sungai.
Paritan dibangun dengan tujuan untuk mengetahui tebal lapisan permukaan, kemiringan perlapisan, struktur tanah dan lain-lain.
- Test Pitting (pembuatan sumur uji)
Jika dengan trenching tidak dapat memberikan data yang akurat maka sebaiknya dilakukan test pitting untuk menyelidiki tubuh batuan yang letaknya relatif dalam. Kita harus ingat bahwa pada test pitting kita harus memilih daerah yang terbebas dari bongkahan-bongkahan maka hal ini akan menyulitkan kita pada waktu pembuatan sumur uji dan juga daerah yang hendak kita buat sumur uji harus bebas dari air, karena dengan adanya air dapat menyulitkan kita pada waktu melakukan penyelidikan struktur batuan yang terdapat pada sumur uji yang kita buat. Pada pembuatan sumur uji ini kita juga harus mempertimbangkan faktor keamanan, kita harus dapat membuat sumur dengan penyangga sesedikit mungkin tetapi tidak mudah runtuh. Hal ini juga akan mempengaruhi kenyamanan pada waktu melakukan penelitian. Kedalaman sumur uji yang kita buat bisa mencapai kedalaman sampai 30 meter.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dari penggalian sumur adalah gejala longsoran, keluarnya gas beracun, bahaya akan banjir dan lain-lain.
Metoda Langsung Bawah Permukaan
Eksplorasi langsung bawah permukaan dilakukan bila tidak ada singkapan di permukaan atau pada eksplorasi permukaan tidak dapat memberikan informasi yang baik, karena pada eksplorasi langsung permukaan, kedalaman maksimum yang dapat dicapai + 30 meter. Eksplorasi langsung bawah permukaan juga dapat dilakukan apabila keadaan permukaan memungkinkan untuk diadakan eksplorasi bawah permukaan, sebab apabila permukaan tidak memungkinkan, misalnya permukaan itu tergenang air atau tertutup bongkah batu yang tidak stabil, maka hal ini akan memberikan resiko yang besar jika dilakukan eksplorasi permukaan.
Dalam eksplorasi bawah permukaan ada hal-hal yang harus diperhatikan misalnya, pekerjaan harus berlangsung tetap didalam badan bijih, hal ini untuk memudahkan diadakan pengamatan dan proses sampling pekerjaan juga diusahakan dimulai dari daerah-daerah yang memiliki singkapan yang baik, karena dengan singkapan yang baik dapat memudahkan kita untuk menentukan strike atau dipnya, yang tidak kalah pentingnya yang harus diperhatikan adalah masalah biaya, dimana dalam pekerjaan eksplorasi ini biaya tidak boleh terlalu besar, hal ini bertujuan untuk menghindari adanya dana yang terbuang percuma jika nantinya eksplorasi yang dilakukan hasilnya mengecewakan.
Eksplorasi bawah permukaan dapat dilakukan dengan membuat Tunel, Shaft, Drift, Winse dan lain-lain.
Tunnel = suatu lubang bukaan mendatar atau hampir mendatar yang menembus kedua kaki bukit.
Shaft = suatu lubang bukaan yang menghubungkan tambang bawah tanah dengan permukaan bumi dan berfungsi sebagai jalan pengangkutan karyawan serta alat-alat kebutuhan tambang, ventilasi dan penirisan.
Drift = suatu bukaan mendatar yang dibuat dekat atau pada endapan bijih yang arahnya sejajar dengan jurus atau dimensi terpanjang dari endapan bijihnya (dalam pengeboran).
Winze = lubang bukaan vertikal atau arah miring yang dari “level” ke arah “level” yang dibawahnya.
Eksplorasi bawah tanah juga dapat dilakukan dengan pengeboran inti. Pengeboran sumur minyak yang pertama dilakukan oleh Kol. Drake pada tahun 1959 dengan menggunakan bor (RIG) permanen (tidak dapat dipindah-pindah) dan pada pengeborannya menggunakan sistem perkusif (tumbuk), pada pengeboran ini kedalaman maximum yang dapat dicapai adalah 60 ft (+ 20 m) dengan bor lurus (vertical drilling).
Saat ini pengeboran dilakukan dengan teknik bor putar (rotary drilling) dengan menara bor yang dapat dipindah-pindah (portablering) dan dilakukan dengan beberapa cara pengeboran yaitu dengan cara perkusif, rotasi atau dengan perkusif-rotasi. Pemboran dapat dilakukan di darat maupun di laut (on shore atau off shore). Pemboran tidak terbatas pada pemboran decara vertikal saja tetapi dapat dilakukan secara miring (kemiringan dapat mencapai 90o), apabila saat pengeboran kita menemukan batuan yang keras dan susah ditembus oleh mata bor, maka dengan teknologi sekarang, pipa yang berada jauh di dalam tanah dapat dirubah arahnya (dibelokkan) untuk menghidari batuan yang keras tersebut.
Pengeboran yang dilakukan pada eksplorasi bertujuan untuk mengambil contoh (sampling) untuk diamati, pengeboran juga bisa bertujuan untuk produksi atau konstruksi (misalnya air tanah, minyak bumi) dan pemboran dapat juga untuk memudahkan proses peledakan (pada kegiatan penambangan material keras). Dari data pengeboran dan sampling kita dapat membuat peta stratigrafi daerah pengeboran. Dari peta ini kita dapat mengetahui susunan batuan dan ketebalan cadangan dan akhirnya kita dapat memperkirakan besar cadangan secara keseluruhan
Bahan galian adalah semua bahan atau subtansi yang terjadi dengan sendirinya di alam dan sangat dibutuhkan oleh manusia untuk berbagai keperluan industrinya. Bahan tersebut dapat berupa logam maupun non logam, dan dapat berupa bahan tunggal ataupun berupa campuran lebih dari satu bahan.
Proses terbentuknya endapan bahan galian adalah komplek dan sering lebih dari satu proses yang bekerja bersama-sama. meskipun dari satu jenis bahan, misalnya logam, kalau terbentuk oleh proses yang berbeda maka akan menghasilkan tipe endapan yang berbeda pula. Contohnya adalah endapan bijih besi, endapan ini dapat dihasilkan oleh proses diferensiasi magmatik oleh larutan hidrotermal, oleh proses sedimentasi ataupun oleh proses pelapukan. Tiap-tiap proses akan menghasilkan endapan bijih besi yang berbeda-beda baik dalam mutu, besarnya cadangan, maupun jenis mineral-mineral ikutannya.
Diantara tenaga-tenaga geologi yang membentuk endapan bahan galian, maka air memegang peranan yang dominan. Di dalam peranannya, air dapat dalam bentuk uap air, air magmatik yang panas, air laut, air sungai, air tanah, air danau maupun air permukaan. Disamping air, maka temperatur, reaksi-reaksi kimia, sinar matahari, metamorfisme, tenaga-tenaga arus dan gelombang, juga merupakan faktor-faktor pembentuk endapan bahan galian.
Mengenal dan mengetahui proses-proses yang dapat membentuk endapan bahan galian ini akan sangat membantu dalam pencarian, penemuan dan pengembangan bahan galian.
Tabel. Proses dan pembentukan jenis deposit
Proses Deposit yang dihasilkan
1. Konsentrasi magmatik Deposit magmatik
2. Sublimasi Sublimat
3. Kontak metasomatisme Deposit kontak metasomatik
4. Konsentrasi hidrotermal Pengisian celah-celah terbuka
Pertukaran ion pada batuan
5. Sedimentasi Lapisan-lapisan sedimenter
Evaporit.
6. Pelapukan Konsentrasi residuil
Placer.
7. Metamorfisme Deposit metamorfik
8. Hidrologi Air tanah, garam tanah, endapan caliche.
1. Konsentrasi magmatik
Beberapa dari mineral yang terdapat dalam batuan beku banyak yang mempunyai nilai ekonomis, tetapi pada umumnya konsentrasi terlalu kecil untuk dapat diproduksi secara komersial, oleh karena itu diperlukan suatu proses konsentrasi untuk dapat mengumpulkan bahan-bahan tersebut dalam suatu deposit yang ekonomis. Konsentrasi tersebut terjadi pada saat batuan beku masih berupa magma, karenanya disebut konsentrasi oleh proses magmatik. Perkecualian pada intan, dimana tidak diperlukan konsentrasi, tetapi suatu kristal tunggal saja sudah cukup berharga.
Deposit bahan galian sebagai hasil endapan proses magmatik ini memiliki ciri-ciri adanya hubungan yang dekat dengan batuan beku intrusif dalam atau intrusif menengah. Konsentrasi magmatik dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. Magmatik awal :
- Kristalisasi tanpa konsentrasi : intan
- Kristalisasi dan pemisahan : khron, platina
b. Magmatik akhir :
- Akumulasi dan atau injeksi larutan residual : besi titan, platina, titan, khron.
- Akumulasi dan pemisahan larutan : beberapa tipe deposit nikel dan tembaga.
- Pegmatit.
Hasil atau produk dari proses magmatik dapat dibagi menjadi 4 jenis, yaitu logam tunggal (native metal), oksida, silfisa dan batu mulia (gemstone).
Contoh logam tunggal : Platina, Emas, Perak, Besi-Nikel.
Contoh oksida : Besi (magnetit, hematit), Besi-titan (magnetit bertitan), Titan (ilmenit), Khrom (kromit), Tungsten (wolframit).
Contoh sulfida : Nikel-tembaga (kalkopirit), Nikel (pentlandit, molibdenit).
Contoh batu mulia : Intan, Garnet (almandit), Peridotit.
2. Sublimasi
Proses sublimasi merupakan proses yang tidak begitu berarti dalam pembentukan bahan galian, tetapi memang ada bahan galian yang terbentuk oleh proses ini.
Proses sublimasi menyangkut perubahan langsung dari keadaan gas atau uap menajdi keadaan padat, tanpa melalui fase cair. Proses ini berhubungan erat dengan kegiatan gunung berapi dan fumarol, tetapi sublimat yang dihasilkan sering jumlahnya tidak cukup banyak untuk dapat ditambang secara menguntungkan. Belerang adalah bahan galian yang terjadi sebagai akibat proses sublimasi, yang secara lokal sering cukup menguntungkan untuk ditambang. Disamping belerang sering juga dapat dijumpai garam-garam klorida dari besi, tembaga, seng dan garam-garam dari logam alkali lainnya, tetapi umumnya relatif sangat kecil untuk dapat ditambang secara menguntungkan.
3. Kontak Metasomatisme
Pada saat magma yang pijar dan sangat panas menerobos lapisan batuan, magma tersebut makin lama akan makin kehilangan panasnya akhirnya akan membeku menjadi batuan beku intrusif. Proses tersebut dapat terjadi pada keadaan yang dangkal, menengah ataupun pada kedalaman yang besar, sehingga dikenal adanya batuan beku intrusif dangkal, menengah ataupun dalam. Dalam proses tersebut akan terlihat adanya tekanan dan suhu yang sangat tinggi terutama pada kontak terobosannya, antara magma yang masih cair dengan batuan disekitarnya. Pengaruh dari kontak ini dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu :
Pengaruh dari panas saja, tanpa adanya perubahan-perubahan kimiawi baik pada magmanya maupun pada batuan yang diterobos. kOntak ini disebut kontak metamorfisme.
Pengaruh panas dan disertai adanya perubahan-perubahan kimiawi sebgai akibat pertukaran ion dan sebagainya. Dari magma ke batuan yang diterobos dan sebaliknya. Kontak semacam ini disebut kontak metasomatisme.
Kedua jenis kontak tersebut menimbulkan hasil yang sangat berbeda kecuali pada keadaan yang sangat jarang dapat menghasilkan endapan bahan galian seperti silimanit. Sebaliknya, pada kontak metasomatisme dapat dihasilkan bahan-bahan galian yang berharga. Mineral yang terjadi sebagai akibat kontak metasomatisme akan lebih beraneka ragam bila dibandingkan dengan yang terjadi pada kontak metamorfisme; hal ini karena pada yang disebut terkahir tersebut hanya terjadi efek panas saja, sedang pada kontak metasomatis terjadi efek padas dan kimiawi bersama-sama.
Manakala komposisi magma yang menerobos kaya akan material-material bahan galian, maka akan dihasilkan deposit kontak metasomatik, terutama kalau lingkungannya terdiri dari batuan sedimen yang gampingan, karena hal itu akan lebih menguntungkan untuk terjadinya reaksi kimia. Magma tersebut haruslah mengandung unsur-unsur utama yang nantinya akan menjadi bahan galian. Penerobosan haruslah terjadi pada kedalaman yang cukup dakam,dan tidak terlalu sangkal. Batuan yang diterobos haruslah batuan yang mudah bereaksi. Jadi jelaslah bahwa tidak semua terobosan magma akan menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatisme.
Suhu diantara kontak akan berkisar antara 500oC sampai 1100oC untuk magma yang bersifat silika, dan makin jauh letaknya dari kontak, suhunya makin menurun. Terdapatnya mineral-mineral tertentu akan menunjukan shu tertentu pula, dimana mineral tersebut terbentuk, misalnya adanya mineral wollastonit menunjukkan bahwa suhu tidak melebihi 1125oC, kuarsa menunjukan suhu di atas 573oC dan seterusnya.
Bahan galian hasil kontak metasomatisme terjadi karena adanya proses rekristalisasi, penggabungan unsur, pergantian ion, maupun penambahan unsur-unsur baru dari magma ke batuan yang diterobosnya. Dari proses rekristalisasi batugamping misalnya, akan dihasilkan batu marmer, sedangkan rekristalisasi batupasir kuarsa akan menghasilkan batu kuarsit.
Kalau suatu batuan samping memiliki komposisi mineral AB dan CD, maka proses penggabungan kembali (recombination) akan berubah menjadi mineral AC dan BD, dan oleh proses penambahan unsur-unsur dari magma akan berubah lagi menjadi mineral ACX dan BDY, dimana mineral X dan Y unsur baru dari magma.
Penambahan unsur baru dari magma sebagian berupa logam, silika, belerang, boron, khlor, flour, kalsium, magnesium dan natrium.
Mineral logam (ore minerals) yang berbentuk dalam kontak metasomatisme hampir semuanya berasal dari magma, demikian juga mengenai kendungan-kandungan yang asing pada batuan yang terterobos, melalui proses penambahan unsur.
Jenis magma yang menerobos perlapisan batuan yang akhirnya akan menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatisme pada umumnya terbatas pad jenis magma silika dengan komposisi menengah (intermidiate) seperti kuarsa monzonit, granodiorit atau kuarsa diorit. Tetapi magma yang sangat kaya akan silika seperti jenis granit jarang yang akan menghasilkan endapan bahan galian, demikian pula dengan magma yang ultrabasa. Sedangkan pada magma yang basa kadang-kadang terbentuk endapan bahan galian metasomatisme.
Hampir semua endapan bahan galian kontak metasomatik berasosiasi dengan tubuh batuan beku intrusif yang berupa stock, batholit ataupun tubuh-tubuh batuan beku intrusif lain yang seukuran dengan stock atau batholit, tidak pernah berasosiasi dengan dike atau sill yang berukuran kecil, sedangkan lacolith atau sill yang besar meskipun jarang dijumpai tetapi kadang-kadang dapat menghasilkan endapan bahan galian kontak metasomatik.
Batuan samping yang terterobos oleh magma, yang paling besar kemungkinannya untuk dapat menimbulkan deposit kontak metasomatik adalah batuan karbonat. Batugamping murni maupun dolomit dengan segera akan mengalami rekristalisasi dan rekombinasi dengan unsur-unsur yang berasal dari magma, malahan pada batugamping yang tidak murni, efek kontak metasomatik yang terjadi lebih kuat, karena unsur-unsur pengotoran seperti silika, alumina dan besi adalah bahan-bahan yang dapat dengan mudah membentuk kombinasi-kombinasi batu dengan oksida kalsium. Seluruh masa batuan di sekitar kontak dapat berubah menjadi garnet, silika dan mineral bijih.
Sedang batuan yang agak sedikit terpengaruh oleh intrusi magma adalah batupasir. Kalau mengalami rekristalisasi batupasir akan menjadi kuarsit yang kadang-kadang mengandung mineral-mineral kontak metasomatik yang tersebar setempat-setempat. Sedang lempung akan mengalami pengerasan dan dapat berubah menjadi hornfels, yang umumnya mengandung mineral-mineral andalusit, silimanit dan staurolit.
Tingkat perubahan terjadi pada batuan sedimen klastik halus tersebut tergantung dari tingkat kemurniannya, paling baik kalau lempung tersebut bersifat karbonatan yaitu mengandung kotoran karbonat. Tetapi secara umum batuan sedimen argillceous seperti lempung, jarang yang mengandung mineral-mineral bahan galian.
Sedangkan pada batuan beku maupun metamorf, kalau mengalami terobosan magma hampir tidak mengalami perubahan yang berarti, kecuali kalau antara magma yang menerobos dan batuan beku yang diterobos komposisinya sangat berbeda, misalnya magma granodiorit yang menerobos gabro, maka kemungkinan akan terjadi perubahan-perubahan yang besar pada gabronya.
Jadi secara umum dikatakan bahwa batuan yang paling peka terhadap kontak metasomatisme dan paling cocok untuk terjadinya pembentukan endapan bahan galian bijih adalah batuan sedimen, terutama yang bersifat gampingan dan tidak murni.
Sedangkan bentuk, posisi atau penyebaran daripada bahan galian yang terjadi pada proses kontak metasomatisme banyak tergantung juga pada struktur dari batuan yang diterobos, akan tetapi pada umumnya terbentuk tidak teratur dan terpisah-pisah. Bentuk tidak teratur tersebut lebih sering terjadi pada batugamping yang tebal. Sedangkan pada batugamping yang berlapis-lapis maupun yang terkekarkan, maka endapan bijih tersebut dapat membentuk menjari atau melidah.
Volume deposit kontak metasomatik pada umumnya kecil, berkisar antara beberapa puluh sampai beberapa ratus ribu ton bijih saja, jarang sekali dapat dijumpai yang berukuran sampai jutaan ton. Dimensinya antara 30 sampai 150 meter saja.
4. Konsenterasi Hidrotermal
Produk akhir dari proses diferensiasi magmatik adalah suatu larutan yang disebut larutan sisa magma, yang mungkin dapat mengadung konsenterasi logam yang dulunya berada dalam magma. Larutan sisa magma ini yang juga disebut larutan hidrotermal, banyak mengandung logam-logam yang berasal dari magma yang sedang membeku dan diendapkan ditempat-tempat sekitar magma yang sedang membeku tadi. Larutan ini makin jauh letaknya dari magma makin kehilangan panasnya, sehingga dikenal adanya deposit hidrotermal suhu tinggi di tempat yang terdekat dengan intrusi, deposit hidrotermal suhu menengah ditempat yang agak jauh, dan deposit hidrotermal suhu rendah di tempat yang terjauh. Deposit tersebut juga dinamakan hipotermal, mesotermal dan epitermal, tergantung dari suhu, tekanan, dan keadaan geologi di mana mereka terbentuk, seperti yang ditunjukan oleh mineral-mineral yang dikandungnya.
Dalam perjalanannya melalui (menerobos) batuan, larutan hidrotermal akan mendepositkan mineral-mineral yang dikandungnya di rongga-rongga batuan dan membentuk deposit celah (cavity filling deposit) atau melalui proses metasomatik membentuk deposit pengganti (replacement deposit).
Secara umum deposit replacement terjadi pada kondisi suhu dan tekanan tinggi jadi pada daerah lebih dekat batuan intrusinya, merupakan deposit hipotermal. Sebaliknya deposit pengisian atau deposit celah (cavity filling deposit) lebih banyak terjadi di daerah dengan suhu dan tekanan rendah, jadi merupakan deposit epitermal, yang terletak agak jauh dari batuan intrusifnya.
Syarat-syarat penting untuk terjadinya deposit hidrotermal adalah :
a. Adanya larutan yang mampu melarutkan mineral-mineral.
b. Adanya tekanan atau rongga pada batuan yang dapat dilewati larutan.
c. Adanya tempat dimana larutan dapat mendepositkan kandungan mineralnya.
d. Ada reaksi kimia yang menghasilkan pengendapan mineral baru.
e. Konsentrasi mineral yang cukup dalam deposit sehingga menguntungkan kalau ditambang.
5. Sedimentasi
Proses-proses sedimentasi tidak saja menghasilkan batuan-batuan sedimen, tetapi dapat juga menghasilkan deposit-deposit mineral berharga seperti mangan, besi, tembaga, batubara, karbonat, tanah lempung, belerang, lempung pemurni (fuller’s earth atau bleekarde), lempung bentonit, tanah diatome, dan secara tidak langsung deposit vanadium-uranium. Meskipun demikian deposit-deposit tersebut sebenarnya juga batuan sedimen, yang kebetulan karena sifat-sifat kimiawi dan fisikanya kemudian menjadi sangat berharga. Karenanya, cara terbentuknya juga sama dengan cara terbentuknya batuan sedimen, harus ada batuan yang bertindak sebagai sumber (asal), harus ada suatu proses yang mengangkut dan mengumpulkan bahan-bahan hasil rombakan batuan asal, dan akhirnya pengendapan hasil rombakan tersebut pada suatu cekungan pengendapan tertentu. Kemudian mungkin saja dapat terjadi alterasi kimiawi ataupun kompaksi dan perubahan-perubahan lain pada endapan tersebut. Jadi dalam proses di atas jelaslah bahwa batuan asal haruslah mengalami pelapukan terlebih dahulu, baik pelapukan fisik maupun pelapukan kimia, sebelum diangkut dan diendapkan ditempat lain.
Jenis batuan asal, cara pengangkutannya, dan lingkungan pengendapan dimana bahan-bahan tersebut akan diendapkan kembali, pada umumnya akan serupa bagi satu jenis bahan tertentu.
Termasuk dalam proses sedimentasi ini pengendapan deposit mineral akibat penguapan (evaporation). Proses penguapan ini paling baik terjadi di daerah beriklim panas dan kering.
Air tanah, air danau atau air pada daerah laut yang tertutup seperti laguna, dapat menghasilkan deposit-deposit mineral sebagai akibat proses penguapan. Juga sumber-sumber air panas dapat menghasilkan deposit serupa.
Deposit-deposti mineral yang terjadi oleh proses ini adalah garam dapur dari penguapan air laut atau air tanah yang asin, gipsum dan anhidrit berasal dari penguapan daerah lagun atau kadang-kadang dapat juga dari daerah rawa-rawa, garam-garam kalium dari penguapan air laut, dan dari penguapan air tanah dapat diendapkan garam-garam natrium karbonat, kalsium karbonat, garam nitrat dan natrium sulfat.
Melihat proses kejadiannya, maka hampir semua deposit mineral sebagai akibat penguapan ini berbentuk tipis dan meluas, jarang dijumpai dalam bentuk yang tebal. Misalnya endapan gipsum, biasanya tebalnya antara 1 sampai 2 meter saja, kecuali kalau pada saat terjadinya pengendapan disertai pula dengan penurunan dasar cekungan pengendapan secara perlahan-lahan, maka dalam hal ini mungkin saja endapan gipsumna dijumpai dalam keadaan agak tebal.
6. Pelapukan
Proses pelapukan yang meskipun berjalan lambat tetapi teru-menerus dalam jangka waktu lama, sehingga pada akhirnya batuan dan mineral-mineral yang dikandungnya akan mengalami disintregasi sebagai akibat pelapukan fisik dan dekomposisi sebagai akiat pelapukan kimiawi. Pelapukan fisika dan kimiawi terdiri dari bermacam-macam proses yang dapat bekerja sendiri-sendiri ataupun secara bersama-sama. Pelapukan kimiawi banyak terjadi di daerah yang beriklim basah dan panas seperti di Indonesia ini, sedang pelapukan fisik lebih menonjol di daerah yang beriklim kering.
Hasil pelapukan dapat dibedakan atas tiga jenis atau kelompok, yaitu :
a. Bahan-bahan yang dilarutkan dan diangkut sebagai larutan.
b. Bahan-bahan yang diangkut bukan sebagai larutan, tetapi sebagai bahan padat, yaitu sebagai beban melayang (suspensi) dan sebagai beban dasar (bed-load).
c. Bahan-bahan yang tertinggal.
Diantara ketiga jenis bahan sebagai hasil proses pelapukan diatas, maka bahan jenis pertama kalau merupakan bahan berharga konsenterasinya akan merupakan deposit evaporit (penguapan) yang telah diterangkan di depan. Sedang konsenterasi bahan galian kedua akan merupakan deposit karena proses sedimentasi seperti telah diuraikan didepan.
Sedang bahan-bahan yang tertinggal dapat dikelompokkan menjadi empat kelompok, yaitu :
Yang berupa tanah (soil) biasa, tanpa kandungan mineral-mineral berharga.
Yang berupa residu, terdiri dari mineral berharga dalam jumlah yang dapat diusahakan.
Residu yang berupa mineral berat dan mineral ringan yang tidak dapat larut karena sifatnya yang stabil di mana hanya mineral yang berat yang berharga, sedang yang ringan tidak berharga. Keduanya dapat dipisahkan dengan cara dialiri air atau udara.
Bahan yang dapat larut oleh air yang meresap ke dalam tanah dan diendapkan di tempat yang dangkal dibawahnya untuk membentuk deposit mineral berharga.
Kelompok mana yang terbentuk tergantung dari hal-hal di bawah ini :
- Keadaan alami batuan asalnya
- Keadaan topografi
- Keadaan iklim
Dari keempat kelompok di atas, kedua akan membentuk deposit konsenterasi residual, kelompok ketiga membentuk deposti konsenterasi mekanis atau deposit placer dan kelompok keempat akan membentuk deposit pengkayaan sekunder (secondary enrichment deposit).
Deposit konsentrasi residual
Konsenterasi residual adalah suatu pengumpulan bahan residu yang berharga setelah bagian-bagian tidak berharga tersingkirkan oleh proses pelapukan. Contoh deposit yang terbentuk secara ini adalah bijih besi yang terkandung dalam gamping murni dalam bentuk besi karbonat. Oleh proses Pelaruta (pelapukan kimiawi) gampingnya akan larut dan besinya tertinggal. Seperti juga besi, mangan juga dapat terbentuk akibat pelapukan kimiawi.
Meskipun aluminium termasuk unsur yang sangat banyak dijumpai pada kerak bumi, tetapi sebagian besar ada dalam kombinasi dengan bahan lain yang masih menimbulkan kesulitan untuk dapat diambil secara komersial. Sampai sekarang hanya bauksit yang merupakan bijih aluminium yang komersial. Bauksit adalah suatu oksida aluminium yang terhidrasi, dan berasal dari hasil pelapukan batuan beku yang kaya akan mineral-mineral feldspar dan tidak mengandung mineral kuarsa, yaitu nepheline syenit. Bauksit yang baik mengandung kira-kira 50% aluminium dan kurang dari 6% silika, 10% oksida besi dan 4% oksida titanium.
Beberapa jenis batuan beku yang basa, mengandung sejumlah kecil nikel. Di bawah pengaruh pelapukan di daerah tropis atau subtropis batuan semacam itu akan melepaskan silika dan menghasilkan ikatan nikel dan magnesium. Di beberapa tempat, nikel tersebut dalam bentuk mineral garnierit, oleh proses konsentrasi residual dapat menjadi deposit yang komersial.
Deposit konsetrasi mekanis atau placer
Sisa pelapukan yang tidak dapat larut akan menghasilkan suatu selubung dari bahan-bahan lepas, diantaranya berat dan beberapa lagi ringan; ada yang getas (britlle) dan ada yang tahan (durable). Bahan-bahan tersebut oleh suatu media tertentuk seperti air yang mengalir (sungai), angin arus pantai (beach), ataupun ari permukaan (running water) dapat mengalami pemisahan bagian yang berat terhadap bagian yang ringan secara gravitasi dan membentuk endapan placer.
Konsentrasi hanya dapat terjadi kalau mineralberharga yang bersangkutan memiliki tiga sifat sebagai berikut :
- Berat jenisnya tinggi
- Tahan terhadap pelapukan kimiawi
- Tahan terhadap benturan-benturan fisik (durable)
Mineral placer yang memiliki sifat-sifat tersebut adalah emas, platina, tinstone, magnetit, khromit, ilmenit, rutil, tembaga, batu mulia, zircon, monazit, fosfat, tantalit, columbit. Diantara bahan-bahan tersebut di atas yang paling berharga sebagai deposit placer adalah emas, platina, tinstone, ilmenit (bijih titanium), intan dan ruby.
Deposit sebagai akibat oksidasi dan pengkayaan sekunder
Air dan oksigen adalah tenaga pelapukan kimiawi yang sangat kuat, kalau mereka bersentuhan dengan suatu deposit bijih, maka hasilnya adalah reaksi-reaksi kimia yang kadang-kadang dapat drastis dan merubah deposit yang sudah ada tersebut. Air permukaan yang mengandung oksigen akan bersifat sebagai bahan pelarut yang mampu melarutkan mineral-mineral tertentu. Suatu deposit bijih dapat teroksidasi dan dapat kehilangan banyak kandungan mineral yang berharga karena tercuci (leached), kemudian terbawa ke bawah oleh air permukaan yang sedang turun ke bawah (meresap ke bawah).
Pada bagian abwah, akhirnya larutan tersebut mengendapkan kandungan-kandungan mineral logamnya menjadi endapan bijih teroksidasi (oxidized ores), ini terjadi di atas muka air tanah.
Pada saat larutan memasuki air tanah di bawah muka air tanah, mereka memasuki zona dimana tidak ada oksigen dan kandungan logamnya lalu diendapkan dalam bentuk logam-logam sulfida. Proses tersebut dinamakan pengkayaan sulfida sekunder. Tentu saja gambaran tersebut tidak terjadi pada semua deposit bijih yang terkena air, karena tidak semua deposit bijih mengandung logam yang dapat teroksidasi, atau iklim yang tidak memungkinkan terjadinya pelarutan yang kuat. Jadi haruslah ada kondisi khusus yang mengangkut waktu, iklim, topografi dan jenis bijih tertentu untuk dapat terjadinya zona teroksidasi dan zona diperkaya.
7. Deposit oleh Proses Metamorfisme
Metamorfisme adalah suatu proses dimana batuan dan mineral mengalami ubahan akibat adanya tekanan dan suhu yang tinggi yang ditimpakan kepadanya, disamping itu kadang-kadang disertai pula dengan penambahan air dan karbon dioksida. Ubahan ini dapat dalam bentuk kristalisasi maupun rekombinasi dari kandungan-kandungan batuan yang menimbulkan mineral-mineral bukan logam baru yang berharga. Deposit mineral yang terjadi oleh proses metamorfisme terutama adalah grafit, asbes, talk, batusabun, garnet dan bahan-bahan abrasif.
8. Konsentrasi oleh Proses Air Tanah
Yang dimaksud dengan air tanah adalah air di bawah permukaan tanah dan di bawah muka air tanah, semua pori batuan terisi jenuh dengan air. Sedangkan air tanah yang berada di atas muka air tanah disebut air gravitasi (gravity water). Muka air tanah ini biasa juga disebut water table.
Air tanah dapat dibedakan antara yang berasal dari curah hujan dan merembes ke dalam tanah yang akhirnya masuk ke dalam lapisan pembawa air (aquifer) dan air tanah yang terjebak di dalam lapisan batuan bersamaan dengan waktu batuan sedimen itu terbentuk. Air tanah jenis pertama disebut air meteorik (meteoric water) dan yang kedua disebut air konet (connet water). Karena sifat terbentuknya maka air konet ini lebih kaya akan garam –garam dibandingkan dengan air meteorik. Di daerah pedalaman yang jauh dari pantai sering air tanah yang kaya akan garam-garaman ini ditambang untuk diambil garamnya dan dikenal sebagai garam air tanah.
Salah satu contoh pengusahaan garam air tanah ini adalah di daerah Kuwu, Purwodadi (Jawa Tengah). Di sini air tanah konet terdesak keluar oleh gas methan dan menimbulkan apa yang disebut mud volcano (gunung lumpur). Oleh penduduk air konet yang keluar tersebut, yang juga muncul di sumur-sumur galian, diuapkan dan diambil endapan garamnya.
METODA EKSPLORASI
Metoda dalam eksplorasi dapat digolongkan dalam dua kelompok besar, yaitu :
1) Metoda langsung, terdiri dari :
Metoda langsung di permukaan
Metoda langsung di bawah permukaan
2) Metoda tidak langsung, terdiri dari :
Metoda tidak langsung cara geokimia yang mencakup antara lain mengenai bed rock, soil, air, vegetasi dan stream deposit.
Metoda tidak langsung cara geofisika yang mencakup beberapa cara yaitu cara magnetik (sudah jarang digunakan), gravitasi (sudah jarang digunakan), cara seismik yang terdiri dari cara reflaksi dan refleksi, cara listrik (resistifity), dua cara yang terakhir yaitu cara radiokatif yang masih jarang digunakan, hal ini disebabkan karena cara ini relatif lebih mahal dan lebih rumit dari cara-cara sebelumnya.
Metoda Langsung
Metoda Langsung Permukaan
Metoda ini dapat dilakukan dengan beberapa langkah, yaitu :
a. Penyelidikan singkapan (out crop)
Singkapan segar umumnya dijumpai pada :
1. Lembah-lembah sungai, hal ini dapat terjadi karena pada lembah sungai terjadi pengikisan oleh air sungai sehingga lapisan yang menutupi tubuh batuan tertransportasi yang menyebabkan tubuh batuan nampak sebagai singkapan segar
2. Bentuk-bentuk menonjol pada permukaan bumi, hal ini terjadi secara alami yang umumnya disebabkan oleh pengaruh gaya yang berasal dari dalam bumi yang disebut gaya endogen misalnya adanya letusan gunung berapi yang memuntahkan material ke permukaan bumi dan dapat juga dilihat dari adanya gempa bumi akibat adanya gesekan antara kerak bumi yang dapat mengakibatkan terjadinya patahan atau timbulnya singkapan ke permukaan bumi yang dapat dijadikan petunjuk letak tubuh batuan.
b. Tracing Float (penjejakan)
Float adalah fragmen-fragmen atau potongan-potongan biji yang berasal dari penghancuran singkapan yang umumnya disebabkan oleh erosi, kemudian tertransportasi yang biasanya dilakukan oleh air, dan dalam melakukan tracing kita harus berjalan berlawanan arah dengan arah aliran sungai sampai float dari bijih yang kita cari tidak ditemukan lagi, kemudian kita mulai melakukan pengecekan pada daerah antara float yang terakhir dengan float yang sebelumnya dengan cara membuat parit yang arahnya tegak lurus dengan arah aliran sungai, tetapi jika pada pembuatan parit ini dirasa kurang dapat memberikan data yang diinginkan maka kita dapat membuat sumur uji sepanjang parit untuk mendata tubuh batuan yang terletak jauh dibawah over burden.
c. Tracing dengan Panning (mendulang)
Caranya sama seperti tracing float, tetapi bedanya terdapat pada ukuran butiran mineral yang dicara biasanya cara ini digunakan untuk mencari jejak mineral yang ukurannya halus dan memiliki masa jenis yang relatif besar. Persamaan dari cara tracing yaitu pada kegiatan lanjutan yaitu trencing atau test pitting.
Cara-cara tracing, baik tracing float maupun tracing dengan panning akan dilanjutkan dengan cara trenching atau test pitting.
- Trenching (pembuatan parit)
Pembuatan parit memiliki keterbatasan yaitu hanya bisa dilakukan pada overburden yang tipis, karena pada pembuatan parit kedalaman yang efektif dan ekonomis yang dapat dibuat hanya sedalam 2 – 2,5 meter, selebih dari itu pembuatan parit dinilai tidak efektif dan ekonomis. Pembuatan parit ini dilakukan dengan arah tegak lurus ore body dan jika pembuatan parit ini dilakukan di tepi sungai maka pembuatan parit harus tegak lurus dengan arah arus sungai.
Paritan dibangun dengan tujuan untuk mengetahui tebal lapisan permukaan, kemiringan perlapisan, struktur tanah dan lain-lain.
- Test Pitting (pembuatan sumur uji)
Jika dengan trenching tidak dapat memberikan data yang akurat maka sebaiknya dilakukan test pitting untuk menyelidiki tubuh batuan yang letaknya relatif dalam. Kita harus ingat bahwa pada test pitting kita harus memilih daerah yang terbebas dari bongkahan-bongkahan maka hal ini akan menyulitkan kita pada waktu pembuatan sumur uji dan juga daerah yang hendak kita buat sumur uji harus bebas dari air, karena dengan adanya air dapat menyulitkan kita pada waktu melakukan penyelidikan struktur batuan yang terdapat pada sumur uji yang kita buat. Pada pembuatan sumur uji ini kita juga harus mempertimbangkan faktor keamanan, kita harus dapat membuat sumur dengan penyangga sesedikit mungkin tetapi tidak mudah runtuh. Hal ini juga akan mempengaruhi kenyamanan pada waktu melakukan penelitian. Kedalaman sumur uji yang kita buat bisa mencapai kedalaman sampai 30 meter.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dari penggalian sumur adalah gejala longsoran, keluarnya gas beracun, bahaya akan banjir dan lain-lain.
Metoda Langsung Bawah Permukaan
Eksplorasi langsung bawah permukaan dilakukan bila tidak ada singkapan di permukaan atau pada eksplorasi permukaan tidak dapat memberikan informasi yang baik, karena pada eksplorasi langsung permukaan, kedalaman maksimum yang dapat dicapai + 30 meter. Eksplorasi langsung bawah permukaan juga dapat dilakukan apabila keadaan permukaan memungkinkan untuk diadakan eksplorasi bawah permukaan, sebab apabila permukaan tidak memungkinkan, misalnya permukaan itu tergenang air atau tertutup bongkah batu yang tidak stabil, maka hal ini akan memberikan resiko yang besar jika dilakukan eksplorasi permukaan.
Dalam eksplorasi bawah permukaan ada hal-hal yang harus diperhatikan misalnya, pekerjaan harus berlangsung tetap didalam badan bijih, hal ini untuk memudahkan diadakan pengamatan dan proses sampling pekerjaan juga diusahakan dimulai dari daerah-daerah yang memiliki singkapan yang baik, karena dengan singkapan yang baik dapat memudahkan kita untuk menentukan strike atau dipnya, yang tidak kalah pentingnya yang harus diperhatikan adalah masalah biaya, dimana dalam pekerjaan eksplorasi ini biaya tidak boleh terlalu besar, hal ini bertujuan untuk menghindari adanya dana yang terbuang percuma jika nantinya eksplorasi yang dilakukan hasilnya mengecewakan.
Eksplorasi bawah permukaan dapat dilakukan dengan membuat Tunel, Shaft, Drift, Winse dan lain-lain.
Tunnel = suatu lubang bukaan mendatar atau hampir mendatar yang menembus kedua kaki bukit.
Shaft = suatu lubang bukaan yang menghubungkan tambang bawah tanah dengan permukaan bumi dan berfungsi sebagai jalan pengangkutan karyawan serta alat-alat kebutuhan tambang, ventilasi dan penirisan.
Drift = suatu bukaan mendatar yang dibuat dekat atau pada endapan bijih yang arahnya sejajar dengan jurus atau dimensi terpanjang dari endapan bijihnya (dalam pengeboran).
Winze = lubang bukaan vertikal atau arah miring yang dari “level” ke arah “level” yang dibawahnya.
Eksplorasi bawah tanah juga dapat dilakukan dengan pengeboran inti. Pengeboran sumur minyak yang pertama dilakukan oleh Kol. Drake pada tahun 1959 dengan menggunakan bor (RIG) permanen (tidak dapat dipindah-pindah) dan pada pengeborannya menggunakan sistem perkusif (tumbuk), pada pengeboran ini kedalaman maximum yang dapat dicapai adalah 60 ft (+ 20 m) dengan bor lurus (vertical drilling).
Saat ini pengeboran dilakukan dengan teknik bor putar (rotary drilling) dengan menara bor yang dapat dipindah-pindah (portablering) dan dilakukan dengan beberapa cara pengeboran yaitu dengan cara perkusif, rotasi atau dengan perkusif-rotasi. Pemboran dapat dilakukan di darat maupun di laut (on shore atau off shore). Pemboran tidak terbatas pada pemboran decara vertikal saja tetapi dapat dilakukan secara miring (kemiringan dapat mencapai 90o), apabila saat pengeboran kita menemukan batuan yang keras dan susah ditembus oleh mata bor, maka dengan teknologi sekarang, pipa yang berada jauh di dalam tanah dapat dirubah arahnya (dibelokkan) untuk menghidari batuan yang keras tersebut.
Pengeboran yang dilakukan pada eksplorasi bertujuan untuk mengambil contoh (sampling) untuk diamati, pengeboran juga bisa bertujuan untuk produksi atau konstruksi (misalnya air tanah, minyak bumi) dan pemboran dapat juga untuk memudahkan proses peledakan (pada kegiatan penambangan material keras). Dari data pengeboran dan sampling kita dapat membuat peta stratigrafi daerah pengeboran. Dari peta ini kita dapat mengetahui susunan batuan dan ketebalan cadangan dan akhirnya kita dapat memperkirakan besar cadangan secara keseluruhan
Krisis Nuklir Jepang, Panduan WHO cegah Kanker
WHO mengatakan, kebijakan yang diambil Jepang sejauh ini telah memenuhi rekomendasi kesehatan publik, termasuk mengevakuasi orang-orang dalam jarak 20 km dari PLTN Fukushima dan meminta orang-orang dalam jarak 30 km dari PLTN untuk tinggal di dalam rumah.
WHO menegaskan, tidak ada indikasi bahaya keamanan pangan akibat impor produk makanan dari Jepang. Namun, WHO tetap meminta pemerintah Jepang untuk tetap melindungi produksi pangan dan ternak meski tidak langsung berasal dari daerah sekitar PLTN. Demikian seperti dikutip dari Health24 dari Reuters Health, Jumat (18/3/2011).
Berikut daftar rekomendasi utama WHO:
1. Radionuklida utama yang dilepaskan PLTN Fukushima adalah cesium radioaktif dan yodium radioaktif. Anggota masyarakat bisa terpapar langsung ke radionuklida menyebar di udara atau lewat makanan dan minuman yang terkontaminasi oleh bahan tersebut.
2. Jika yodium radioaktif dihirup atau ditelan, bahan ini akan berkonsentrasi dalam kelenjar tiroid dan meningkatkan risiko kanker tiroid. Risiko ini dapat diminimalkan dengan mengonsumsi pil kalium iodida yang memenuhi kelenjar tiroid dan membantu mencegah pemasukan bahan radioaktif. Ketika diberikan sebelum atau segera setelah terpapar, langkah ini dapat mengurangi risiko kanker dalam jangka panjang. Otoritas nasional adalah pihak yang tepat untuk menentukan apakah pil seseorang yang terpapar yodium radioaktif boleh mengonsumsi pil atau tidak.
3. Jika dosis radiasi melebihi ambang batas tertentu, maka dapat menyebabkan kulit kemerahan, rambut rontok, luka bakar radiasi, dan sindrom radiasi akut. Karena pekerjaan mereka, penyelamat dan pekerja PLTN dapat terkena dosis radiasi yang lebih tinggi daripada masyarakat pada umumnya.
4. Paparan radiasi dapat meningkatkan risiko kanker. Di antara penduduk yang selamat di Jepang dari bom atom Hiroshima dan Nagasaki yang dijatuhkan pada Agustus 1945, risiko leukemia meningkat beberapa tahun setelah paparan radiasi, sedangkan risiko kanker lain meningkat lebih dari 10 tahun setelah paparan.
5. Risiko kanker tiroid akibat paparan radiasi terjadi lebih tinggi pada anak dan kalangan dewasa.
6. Jika diperlukan, langkah-langkah seperti membatasi konsumsi sayuran dan produk susu yang dihasilkan di sekitar PLTN juga dapat mengurangi paparan.
7. Jika Anda masuk ke dalam ruangan setelah terpapar radiasi, tanggalkan baju di pintu masuk untuk menghindari kontaminasi lebih lanjut di rumah atau tempat tinggal Anda. Buang pakaian dan sepatu yang Anda pakai, lalu tempatkan dalam kantong plastik. Tutup rapat plastik, kemudian taruh di lokasi yang aman, jauh dari ruang tamu, anak-anak, dan hewan peliharaan.
8. Shower atau mandi dengan air hangat, bukan mendidih, dan sabun. Beritahu kepada otoritas nasional bahwa Anda mungkin telah terkontaminasi agar pakaian dan barang-barang pribadi bila ditangani secara tepat dan dibuang menurut prosedur nasional yang berlaku.
9. Jika Anda disarankan untuk tinggal di dalam rumah, Anda harus menemukan ruangan teraman di rumah atau bangunan kantor yang tidak memiliki jendela atau pintu. Sistem ventilasi, seperti sistem pemanas dan pendingin harus dimatikan.
10. Makanan dapat terkontaminasi bahan radioaktif sebagai hasil dari darurat nuklir atau radiologi. Permukaan makanan seperti buah-buahan dan sayuran atau pakan ternak bisa menjadi radioaktif akibat bahan radioaktif yang jatuh di atasnya lewat udara atau melalui air hujan.
11. Seiring waktu, radioaktif juga dapat menyebar ke dalam makanan; radionuklida ditransfer melalui tanah ke dalam tanaman atau hewan lewat sungai, danau, dan laut di mana ikan dan kerang bisa mengonsumsi bahan ini.
12. Radioaktif tidak dapat mencemari makanan yang dikemas, misalnya makanan kalengan atau plastik. Makanan tersebut dilindungi dari bahan radioaktif selama makanan tersebut disegel.
13. Pada tahap awal keadaan darurat, dan jika aman untuk melakukannya, sayuran dan pakan ternak dapat dilindungi dengan lembaran plastik atau terpal. "Bawa ternak dalam lahan penggembalaan. Pindahkan hewan ke gudang. Tutup tanaman dan hasil panen dengan baik.
14. Hindari konsumsi susu yang diproduksi secara lokal, seperti susu atau sayuran, hindari menyembelih hewan dan jangan memancing, berburu, atau mengumpulkan, makan jamur hutan, dan tanaman hutan lainnya.
Selasa, 15 Maret 2011
SEMEN
Pengertian Semen
Semen berasal dari bahasa latin “cementum”, dimana kata ini mula-mula dipakai oleh bangsa Roma yang berarti bahan atau ramuan pengikat, dengan kata lain semen dapat didefinisikan adalah suatu bahan perekat yang berbentuk serbuk halus, bila ditambah air akan terjadi reaksi hidrasi sehingga dapat mengeras dan digunakan sebagai pengikat (mineral glue).
Pada mulanya semen digunakan orang-orang Mesir Kuno untuk membangun piramida yaitu sejak abad ke-5 dimana batu batanya satu sama lain terikat kuat dan tahan terhadap cuaca selama berabad-abad. Bahan pengikat ini ditemukan sejak manusia mengenal api karena mereka membuat api di gua-gua dan bila api kena atap gua maka akan rontok berbentuk serbuk. Serbuk ini bila kena hujan menjadi keras dan mengikat batu-batuan disekitarnya dan dikenal orang sebagai batu Masonry (A).
Bahan Baku Pembuatan Semen
Bahan mentah yang digunakan dalam pembuatan semen adalah batu kapur, pasir silika, tanah liat dan pasir besi. Total kebutuhan bahan mentah yang digunakan untuk memproduksi semen yaitu:
1. Batu kapur digunakan sebanyak ± 81 %.
Batu kapur merupakan sumber utama oksida yang mempumyai rumus CaCO3 (Calcium Carbonat),pada umumnya tercampur MgCO3 dan MgSO4. Batu kapur yang baik dalam penggunaan pembuatan semen memiliki kadar air ± 5%
2. Pasir silika digunakan sebanyak ± 9 %
Pasir silika memiliki rumus SiO2 (silikon dioksida). Pada umumnya pasir silika terdapat bersama oksida logam lainnya, semakin murni kadar SiO2 semakin putih warna pasir silikanya, semakin berkurang kadar SiO2 semakin berwarna merah atau coklat, disamping itu semakin mudah menggumpal karena kadar airnya yang tinggi. Pasir silika yang baik untuk pembuatan semen adalah dengan kadar SiO2 ± 90%
3. Tanah liat digunakan sebanyak ± 9 %.
Rumus kimia tanah liat yang digunakan pada produksi semen SiO2Al2O3.2H2O. Tanah liat yang baik untuk digunakan memiliki kadar air ± 20 %, kadar SiO2 tidak terlalu tinggi ± 46 %
4. Pasir besi digunakan sebanyak ± 1%.
Pasir besi memiliki rumus kimia Fe2O3 (Ferri Oksida) yang pada umumnya selalu tercampur dengan SiO2 dan TiO2 sebagai impuritiesnya. Fe2O3 berfungsi sebagai penghantar panas dalam proses pembuatan terak semen. Kadar yang baik dalam pembuatan semen yaitu Fe3O2 ± 75% – 80%.
Pada penggilingan akhir digunakan gipsum sebanyak 3-5% total pembuatan semen
Jenis-jenis Semen
1. Semen Abu atau semen Portland adalah bubuk/bulk berwarna abu kebiru-biruan, dibentuk dari bahan utama batu kapur/gamping berkadar kalsium tinggi yang diolah dalam tanur yang bersuhu dan bertekanan tinggi Semen ini biasa digunakan sebagai perekat untuk memplester. Semen ini berdasarkan prosentase kandungan penyusunannya terdiri dari 5 tipe, yaitu tipe I sampai tipe V.
2. Semen Putih (gray cement) adalah semen yang lebih murni dari semen abu dan digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), seperti sebagai filler atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite) limestone murni.
3. Oil Well Cement atau semen sumur minyak adalah semen khusus yang digunakan dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas alam, baik di darat maupun di lepas pantai.
4. Mixed & Fly Ash Cement adalah campuran semen abu dengan Pozzolan buatan (fly ash). Pozzolan buatan (fly ash) merupakan hasil sampingan dari pembakaran batubara yang mengandung amorphous silica, aluminium oksida, besi oksida dan oksida lainnya dalam variasi jumlah. Semen ini digunakan sebagai campuran untuk membuat beton, sehingga menjadi lebih keras.
Berdasarkan prosentase kandungan penyusunnya, semen Portland terdiri dari 5 tipe yaitu :
1. Semen Portland tipe I
Adalah perekat hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling klinker yang kandungan utamanya kalsium silikat dan digiling bersama-sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:
55% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 2,8% MgO; 2,9% (SO3); 1,0% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.
2. Semen Portland tipe II
Dipakai untuk keperluan konstruksi umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus terhadap panas hidrasi dan kekuatan tekan awal, dan dapat digunakan untuk bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung bertingkat dan lain-lain. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:
51% (C3S); 24% (C2S); 6% (C3A); 11% (C4AF); 2,9% MgO; 2,5% (SO3); 0,8% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.
3. Semen Portland tipe III
Dipakai untuk konstruksi bangunan dari beton massa (tebal) yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang, misal bangunan dipinggir laut, bangunan bekas tanah rawa, saluran irigasi , dam-dam.
Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:
57% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 3,0% MgO; 3,1% (SO3); 0,9% hilang dalam pembakaran, dan 1,3% bebas CaO.
4. Semen Portland tipe IV
Dipakai untuk konstruksi bangunan yang memerlukan kekuatan tekan tinggi pada fase permulaan setelah pengikatan terjadi, misal untuk pembuatan jalan beton, bangunan-bangunan bertingkat, bangunan-bangunan dalam air. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:
28% (C3S); 49% (C2S); 4% (C3A); 12% (C4AF); 1,8% MgO; 1,9% (SO3); 0,9% hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.
5. Semen Portland tipe V
Dipakai untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstruksi dalam air, jembatan, terowongan, pelabuhan dan pembangkit tenaga nuklir. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:
38% (C3S); 43% (C2S); 4% (C3A); 9% (C4AF); 1,9% MgO; 1,8% (SO3); 0,9% hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.
Semakin baik mutu semen, maka semakin lama mengeras atau membatunya jika dicampur dengan air, dengan angka-angka hidrolitas yang dapat dihitung dengan rumus:
(% SiO2 + % Al2O3 + Fe2O3) : (% CaO + % MgO)
Angka hodrolitas ini berkisar antara <1/1,5 (lemah) hingga >1/2 (keras sekali). Namun demikian dalam industri semen angka hidrolitas ini harus dijaga secara teliti untuk mendapatkan mutu yang baik dan tetap, yaitu antara 1/1,9 dan 1/2,15.
Proses Pembuatan Semen
Proses pembuatan semen dapat dibedakan menurut :
1. Proses basah
Pada proses basah semua bahan baku yang ada dicampur dengan air, dihancurkan dan diuapkan kemudian dibakar dengan menggunakan bahan bakar minyak, bakar (bunker crude oil). Proses ini jarang digunakan karena masalah keterbatasan energi BBM.
2. Proses kering
Pada proses kering digunakan teknik penggilingan dan blending kemudian dibakar dengan bahan bakar batubara. Proses ini meliputi lima tahap pengelolaan yaitu :
1. Proses pengeringan dan penggilingan bahan baku di rotary dryer dan roller meal.
2. Proses pencampuran (homogenizing raw meal) untuk mendapatkan campuran yang homogen.
3. Proses pembakaran raw meal untuk menghasilkan terak (clinker : bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen).
4. Proses pendinginan terak.
5. Proses penggilingan akhir di mana clinker dan gypsum digiling dengan cement mill.
Dari proses pembuatan semen di atas akan terjadi penguapan karena pembakaran dengan suhu mencapai 900 derajat Celcius sehingga menghasilkan : residu (sisa) yang tak larut, sulfur trioksida, silika yang larut, besi dan alumunium oksida, oksida besi, kalsium, magnesium, alkali, fosfor, dan kapur bebas. 90
Secara garis besar proses produksi semen melalui 6 tahap, yaitu :
1. Penambangan dan penyimpanan bahan mentah
Semen yang paling umum yaitu semen portland memerlukan empat komponen bahan kimia yang utama untuk mendapatkan komposisi kimia yang sesuai. Bahan tersebut adalah kapur (batu kapur), silika (pasir silika), alumina (tanah liat), dan besi oksida (bijih besi). Gipsum dalam jumlah yang sedikit ditambahkan selama penghalusan untuk memperlambat pengerasan.
2. Penggilingan dan pencampuran bahan mentah
Semua bahan baku dihancurkan sampai menjadi bubuk halus dan dicampur sebelum memasuki proses pembakaran.
3. Homogenisasi dan pencampuran bahan mentah
4. Pembakaran
Tahap paling rumit dalam produksi semen portland adalah proses pembakaran, dimana terjadi proses konversi kimiawi sesuai rancangan dan proses fisika untuk mempersiapkan campuran bahan baku membentuk klinker. Proses ini dilakukan di dalam rotary kiln dengan menggunakan bahan bakar fosil berupa padat (batubara), cair (solar), atau bahan bakar alternatif. Batubara adalah bahan bakar yang paling umum dipergunakan karena pertimbangan biaya.
5. Penggilingan hasil pembakaran
Proses selanjutnya adalah penghalusan klinker dengan tambahan sedikit gipsum, kurang dari 4%, untuk dihasilkan semen portland tipe 1. Jenis semen lain dihasilkan dengan penambahan bahan aditif posolon atau batu kapur di dalam penghalusan semen.
6. Pendinginan dan pengepakan
Reaksi-reaksi yang terjadi
Reaksi alite dengan air :
2Ca3OSiO4 + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2
Reaksi ini relatif cepat, menyebabkan penetapan dan perkembangan penguatan pada beberapa minggu pertama.
Reaksi dari belite :
2Ca2SiO4 + 4H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2
Reaksi ini relatif lambat, dan berperan untuk meningkatkan penguatan setelah satu minggu. Hidrasi trikalsium aluminat dikontrol oleh penambahan kalsium sulfat, yang dengan seketika menjadi cairan pada saat penambahan air. Pertama-tama, etringit dibentuk dengan cepat, menyebabkan hidrasi yang lambat.
Ca3(AlO3)2 + 3CaSO4 + 32H2O → Ca6(AlO3)2(SO4)3.32H2O
Sesudah itu etringit bereaksi secara lambat dengan trikalsium aluminat lebih lanjut untuk membentuk “monosulfat”.
Ca6(AlO3)2(SO4)3.32H2O + Ca3(AlO3)2 + 4H2O → 3Ca4(AlO3)2(SO4).12H2O
Reaksi ini akan sempurna setelah 1-2 hari. Kalsium aluminoferit bereaksi secara lambat karena adanya hidrasi besi oksida.
2Ca2AlFeO5 + CaSO4 + 16H2O → Ca4(AlO3)2(SO4).12H2O + Ca(OH)2 + 2Fe(OH)3 92
Klinker pada semen Typical constituents of Portland clinker and Portland cement. Cement industry style notation in italics:
Clinker Mass% Cement Mass%
Tricalcium silicate (CaO)3.SiO2, C3S 45-75% Calcium oxide, CaO, C 61-67%
Dicalcium silicate (CaO)2.SiO2, C2S 7-32% Silicon oxide, SiO2, S 19-23%
Tricalcium aluminate (CaO)3.Al2O3, C3A 0-13% Aluminium oxide, Al2O3, A 2.5-6%
Tetracalcium aluminoferrite (CaO)4.Al2O3.Fe2O3, C4AF 0-18% Ferric oxide, Fe2O3, F 0-6%
Gypsum CaSO4
2-10% Sulfate
Tabel 1
Secara singkat, proses dari pembuatan semen ini adalah semua bahan mentah dicampurkan, bahan-bahan mentah ini harus bebas debu. Debu yang dihasilkan dari bahan mentah ini akan ditangkap oleh penangkap debu, agar debu-debu tersebut tidak mencemari udara. Bahan-bahan ditampung. Setelah ditampung, bahan-bahan ini kemudian dimasukkan ke dalam suspensi preheater. Suspensi preheater ini berfungsi untuk memanaskan dengan cara menyemprotkan udara panas. Kemudian bahan-bahan dimasukkan ke dalam rotary kiln (oven besar yang berputar) dan dibakar pada suhu ± 1400ยบ C sehingga menghasilkan butiran-butiran kecil berwarna hitam yang disebut clinker (bahan setengah jadi). Clinker kemudian ditampung di dalam clinker silo. Dari clinker silo kemudian dimasuk ke dalam semen mill. Semen mill ini adalah suatu tempat dimana terjadi proses pencampuran dengan gipsum. Setelah dari semen mill, masuk ke dalam semen silo. Tahap akhir dari proses pembuatan semen ini adalah pengepakan, yang selanjutnya semen akan di distribusikan ke pasaran.
Dampak Industri Semen terhadap Lingkungan
Berdasarkan bahan baku dan bahan bakar yang digunakan serta proses produksi, industri semen menyebabkan dampak lingkungan sebagai berikut :
1. Lahan
Penurunan kualitas kesuburan tanah akibat penambangan tanah liat.
Perubahan tata-guna tanah akibat kegiatan penebangan dan penyerapan lahan serta pembangunan fasilitas lainnya, menyebabkan penurunan kapasitas air tanah yang pada akhirnya akan berpengaruh pada kuantitas air sungai di sekitarnya. Hal ini akan menyebabkan keimbangan lingkungan setempat.
2. Air
Kualitas air menurun akibat limbah cair dari pabrik dalam bentuk minyak dan sisa air dari kegiatan penambangan. Menimbulkan lahan kritis yang mudah terkena erosi dan pendangkalan dasar sungai, yang pada akhirnya akan menimbulkan banjir pada musim hujan.
Kuantitas air atau debit air menjadi berkurang karena hilangnya vegetasi pada suatu lahan akan mengakibatkan penyerapan air hujan oleh tanah di tempat itu berkurang, sehingga persediaan air tanah menipis. Sungai menjadi kering pada musim kemarau dan banjir pada musim hujan karena tanah tidak mampu lagi menyerap air.
3. Udara
Debu yang dihasilkan pada waktu pengadaan bahan baku dan selama proses pembakaran dan debu yang dihasilkan selama pengangkutan bahan baku ke pabrik dan bahan jadi ke luar pabrik, termasuk pengantongannya. Debu yang secara visual terlihat di kawasan pabrik dalam bentuk kabut dan kepulan debu menimbulkan pencemaran udara serius. Suhu udara di sekitar pabrik naik. Gas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar minyak bumi dan batu bara, berupa gas CO, CO2, SO2 dan gas lainnya yang mengandung hidrokarbon dan belerang.
Penemuan Semen Terbaru
1. EKOSEMEN
Jepang telah berhasil mengubah sampah menjadi produk semen yang kemudian dinamakan ekosemen. Kata ekosemen sendiri diambil dari penggabungan kata “ekologi” dan “semen”. Diawali penelitian di tahun 1992, para peneliti Jepang (yang tergabung dalam NEDO) telah meneliti kemungkinan abu hasil pembakaran sampah dan endapan air kotor sebagai bahan semen. Dari hasil penelitian tersebut diketahui bahwa abu hasil pembakaran sampah mengandung unsur yang sama dengan bahan dasar semen pada umumnya. Pada tahun 2001, pabrik pertama di dunia yang mengubah sampah menjadi semen resmi beroperasi di Chiba.
Di Jepang, sampah terbagi menjadi tiga macam, salah satunya adalah sampah terbakar (terdiri atas sampah organik, kertas, dll) dan sampah tidak terbakar (plastik, dll). Setiap tahunnya, penduduk Jepang membuang sekitar 37 juta ton untuk sampah terbakar. Kemudian sampah tersebut dibakar (diinsenerasi) dan menghasilkan abu (inceneration ash) mencapai 6 ton/tahunnya. Dari abu inilah kemudian dijadikan sebagai bahan dari pembuatan ekosemen. Abu ini dan endapan air kotor mengandung senyawa-senyawa dalam pembentukan semen biasa yaitu senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Oleh karena itu, abu insenerasi ini dapat berfungsi sebagai pengganti clay (tanah liat) yang digunakan dalam pembentukan semen biasa.
Proses pembuatan ekosemen
Pada pembuatan ekosemen,secara prinsip sama dengan pembuatan semen biasa. Perbedaannya terletak pada abu insenerasi, sewage sludge, dan limbah lainnya yang digunakan sebagai pengganti clay dan sebagian limestone. Adapun prosesnya sebagai berikut :
1. Reprocessing
Raw material (inceneration ash dan endapan air kotor rumah tangga) diproses terlebih dahulu, seperti dengan pengeringan (drying), crushing, dan logam yang masih terkandung dalam raw material dipisahkan dan didaur ulang.
2. Raw Material Drying and Pulverizing
Setelah dikeringkan, raw material dihancurkan pada raw grinding/drying mills bersamaan dengan natural raw material.
3. Raw Material Mixing
Kemudian dimasukkan ke dalam homogenizing tank bersamaan dengan fy ash (abu yang dihasilkan dari pembangkit listrik batubara) dan blast furnance slag (limbah yang dihasilkan industri besi). Dua homogenizing tank ini dimasukkan untuk memperoleh penentuan komposisi kimia yang diinginkan.
4. Firing
Setelah itu dimasukkan ke dalam rotary kiln untuk kemudian dibakar pada suhu diatas 1350°C. Pada proses ini, dioksin dan senyawa berbahaya lainnya yang terkandung pada inceneration ash akan terurai dengan aman. Gas limbah dari rotary kiln kemudian didinginkan secara cepat hingga suhu 200°C untuk mencegah terbentuknya dioksin kembali. Pada proses ini pula logam berat yang masih terkandung dipisahkan dan dikumpulkan ke dalam bag filter sebagai debu yang mengandung klorin. Debu ini kemudian dialirkan ke Heavy Metal Recovery Process. Pada proses ini, klorin yang masih terkandung akan dihilangkan dan menghasilkan sebuah articial ore seperti tembaga dan timbal yang kemurniaannya mencapai 35% atau lebih. Pada proses firing ini akan menghasilkan clinker yang kemudian dikirim ke clinker tank.
5. Product Pulverizing Process
Gipsum ditambahkan bersama clinker dan campuran tersebut akan dihancurkan pada finish mills yang kemudian akan menghasilkan produk ekosemen.
Hingga saaat ini terdapat dua macam tipe ekosemen (berdasarkan penambahan alkali dan kandungan klorin) yaitu tipe biasa dan tipe pengerasan cepat. Ekosemen tipe biasa mempunyai kualitas yang sama baiknya dengan semen portland biasa. Tipe semen ini digunakan sebagai bahan campuran beton. Sedangkan ekosemen tipe kedua memiliki kekuatan beton dan pengerasan yang lebih cepat dibanding semen portland tipe high early strength. Ekosemen tipe ini digunakan pada architectural block, exterior wall material, roof material, wave dissipatingconcrete block, dll.
Yang menjadi masalah adalah kandungan Cl yang begitu tinggi pada abu insenerasi dan logam berat yang dikandung yang dapat mengakibatkan masalah pada sistem operasi dan mengurangi kualitas dan pengamanan material pada semen.
Sedangkan kandungan CaO yang masih kurang pada abu insenerasi dapat dicukupi dengan penambahan batu kapur. Dalam pembuatan ekosemen ini, klorin dan logamm berat yang terkandung pada abu insenerasi akan diekstrak menjadi bijih tiruan yang kemudian didaur ulang.
Plastik vinil yang terdapat dalam sampah pada proses pembakaran akan mengakibatkan kekuatan kronkit ekosemen akan berkurang. Hal ini diakibatkan oleh adanya gas Cl2 hasil penguraian plastik vinil yang dapat mempengaruhi kekuatan konkrit ekosemen. Sehingga pemisahan sampah sangatlah penting, khususnya sampah plastik
Manfaat Ekosemen
Dengan adanya pengubahan sampah menjadi semen, menambah alternatif pengolahan sampah yang lebih bernilai ekonomis, dan biaya pengolahan sampah di J epang menjadi lebih murah. Selain itu, teknologi ekosemen juga ramah lingkungan. Pada pembuatan ekosemen, sebagian CaO diperoleh dari abu insenerasi sehingga mengurangi penggunaan batu kapur yang selama ini menjadi polusi gas CO2.
2. Semen Pozolan
Jenis semen alternatif yang harganya relatif murah dan teknologi proses pembuatannya sederhana adalah semen pozolan. Semen ini dibuat dari campuran bahan pozolan dan kapur padam dengan tidak melalui proses pemanasan. Bahan pozolan berasal dari batuan produk gunungapi dan biasanya batuan tersebut telah mengalami pelapukan baik pelapukan fisik maupun kimia. Sedangkan kapur padam berasal dari batugamping dengan melalui proses pembakaran menghasilkan kapur tohor.
Kemudian pada kapur tohor tersebut ditambahkan air sehingga terbentuk kapur padam. Potensi batuan produk gunungapi dan batugamping sangat melimpah di Indonesia.
Di era Otonomi Daerah, pengembangan industri semen pozolan sangat tepat untuk diaplikasikan daerah-daerah yang mempunyai potensi bahan pozolan dan batu kapur (batugamping). Manfaat yang akan diperoleh daerah yaitu meningkatkan PAD, memberikan kesempatan peluang kerja, mengurangi pengangguran dan urbanisasi, dan meningkatkan pemanfaatan sumberdaya mineral di daerah. Untuk mendukung terealisasinya otonomi daerah, Direktorat TPSM melalui Proyek Pengembangan Teknik Terapan dan Teknologi Pengolahan Bahan Mineral pada tahun anggaran 2000 telah melakukan kegiatan evaluasi cadangan bahan baku semen pozolan di Daerah Tunggilis, Kabupaten Ciamis.
Daerah Kabupaten Ciamis memiliki potensi bahan baku semen pozolan yang besar berupa batukapur (batugamping) dan zeolit. Pengolahan batukapur telah lama dimanfaatkan oleh masyarakat setempat dengan cara pembakaran untuk menghasilkan kapur tohor dan kapur padam.
Pada kegiatan evaluasi bahan baku semen pozolan telah dilakukan pekerjaan pemetaan topografi dan geologi serta pemboran pada endapan bahan pozolan berupa zeolit dengan tujuan untuk mengetahui volume bahan bakunya.
Zeolit merupakan senyawa alumino-silikat terhidrasi yang secara fisik dan kimia mempunyai kemampuan sebagai bahan penyerap (adsorpsi), penukar kation dan katalis. Unsur utama mineral zeolit terdiri dari kation alkali dan alkali tanah. Zeolit terbentuk karena proses diagenetik, proses hidrotermal dan proses sedimentasi batuan produk gunungapi (batuan piroklastik) berukuran debu pada lingkungan danau yang bersifat alkali. Mineral-mineral yang termasuk dalam grup zeolit pada umumnya dijumpai dalam batuan tufa yang terbentuk dari hasil sedimentasi debu gunungapi yang telah mengalami proses alterasi. Mineral-mineral utama pembentuk zeolit hanya ada sembilan jenis, yaitu analsim, kabasit, klinoptilolit, Erionit, mordenit, ferrierit, heulandit, laumontit dan fillipsit. Di Indonesia jenis mineral zeolit yang terbanyak adalah klinoptilolit dan mordenit.
3. Geopolimer Semen
Akhir-akhir ini, industri semen dan beton semakin sering disorot, khususnya oleh para pecinta lingkungan. Ini disebabkan emisi karbon dioksida, komponen terbesar gas rumah kaca, yang dihasilkan dari proses kalsinasi kapur dan pembakaran batu bara. Isu lingkungan ini tampaknya akan memainkan peran penting dalam kaitan dengan isu pembangunan berkelanjutan di masa mendatang.
Dari Konferensi Bumi yang diselenggarakan di Rio de Janeiro, Brasil tahun 1992 dan di Kyoto, Jepang tahun 1997 dinyatakan bahwa emisi gas rumah kaca ke atmosfer yang tak terkendali tidak bisa lagi diterima dari sudut pandang kepentingan sosial dan kelestarian lingkungan dalam kerangka pembangunan yang berkelanjutan. Gas rumah kaca yang menjadi sorotan utama adalah gas karbon dioksida karena jumlahnya yang jauh lebih besar dari gas lainnya seperti oksida nitrat dan metan.
Dalam produksi satu ton semen Portland, akan dihasilkan sekitar satu ton gas karbon dioksida yang dilepaskan ke atmosfer. Dari data tahun 1995, jumlah produksi semen di dunia tercatat 1,5 miliar ton. Hal ini berarti industri semen melepaskan karbon dioksida sejumlah 1,5 miliar ton ke alam bebas.
Menurut International Energy Authority: World Energy Outlook, jumlah karbon dioksida yang dihasilkan tahun 1995 adalah 23,8 miliar ton. Angka itu menunjukkan produksi semen portland menyumbang tujuh persen dari keseluruhan karbon dioksida yang dihasilkan berbagai sumber. Tampaknya proporsi ini akan terus bertahan atau bahkan meningkat sesuai dengan peningkatan produksi semen kalau tidak ada perubahan berarti dalam teknologi produksi semen atau didapatkan bahan pengganti semen. Pada tahun 2010, diperkirakan total produksi semen di dunia mencapai angka 2,2 miliar ton.
Merujuk pada besarnya sumbangan industri semen terhadap total emisi karbon dioksida, perlu segera dicarikan upaya untuk bisa menekan angka produksi gas yang mencemari lingkungan ini. Tampaknya perbaikan teknologi produksi semen tidak terlalu bisa diharapkan dapat menekan produksi karbon dioksida secara signifikan.
Penggantian sejumlah bagian semen dalam proses pembuatan beton, atau secara total menggantinya dengan bahan lain yang lebih ramah lingkungan menjadi pilihan yang lebih menjanjikan.
Pakar teknologi beton yang bermukim di Kanada, VM Malhotra, memelopori riset penggunaan abu terbang (fly ash) dalam proporsi cukup besar (hingga 60-65 persen dari total semen Portland yang dibutuhkan) sebagai bahan pengganti sebagian semen dalam proses pembuatan beton. Sebelumnya banyak peneliti menggunakannya hanya dalam proporsi kecil.
Abu terbang adalah abu sisa pembakaran batu bara yang dipakai dalam banyak industri. Abu terbang sendiri tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen. Tetapi dengan kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang dikandung oleh abu terbang akan bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat.
Adanya kalsium hidroksida dalam beton selama ini ditengarai sebagai sumber perusak beton sebelum waktunya, khususnya bila beton berada di lingkungan yang agresif. Karenanya, penambahan atau penggantian sejumlah semen dengan abu terbang berpotensi menambah keawetan beton tersebut. Selama ini abu terbang tidak dimanfaatkan dan dibuang begitu saja, sehingga memiliki potensi mencemari lingkungan.
Upaya yang dipelopori Malhotra dan kawan-kawan ini tampaknya memberikan hasil menjanjikan. Beton yang dihasilkan ternyata menunjukkan tenaga tekan tinggi serta memiliki sifat keawetan (durability) lebih baik dibanding beton biasa yang sepenuhnya menggunakan semen Portland. Upaya ini dikembangkan lebih lanjut dengan pemanfaatan bahan-bahan sisa lainnya yang mempunyai kandungan oksida silika tinggi seperti silica fume, slag atau bahkan abu sekam dan jerami.
Dari konferensi Concrete 2001 yang diselenggarakan di Perth, Australia, belum lama ini, dilaporkan penggunaan HVFA (high volume fly ash) concrete atau beton dengan kandungan abu terbang tinggi pada sejumlah proyek infrastruktur, demikian pula penggunaan bahan buangan lain seperti slag. Beton tersebut dilaporkan menunjukkan hasil memuaskan di lapangan. Dalam waktu singkat di masa mendatang, penggunaan beton jenis ini diperkirakan akan meningkat dengan cepat. Selain lebih ramah lingkungan, mengurangi jumlah energi yang diperlukan karena berkurangnya pemakaian semen, lebih awet dan lebih murah, bahan ini juga tetap menunjukkan perilaku mekanik memuaskan.
Perkembangan mutakhir yang menjanjikan adalah penggunaan abu terbang sepenuhnya sebagai pengganti semen lewat proses yang disebut polimerisasi anorganik (kadang disebut geopolimer) yang dipelopori oleh seorang ilmuwan Prancis, Prof. Joseph Davidovits, sekitar 20 tahun lalu.
Geopolimer semen, demikian nama yang diberikan, menjadi harapan utama mereduksi penggunaan semen untuk keperluan pembangunan infrastruktur. Setidaknya untuk pembuatan beton pracetak. Walaupun tahapan yang harus dilalui untuk memasalkan penggunaan teknologi ini masih jauh, setidaknya hasil riset yang ada selama ini menunjukkan hasil menjanjikan. Saat ini, riset beton geopolimer giat dilakukan di sejumlah lembaga riset atau universitas khususnya di Prancis, Amerika Serikat dan Australia.
Tahun 1989, total abu yang dihasilkan dari pembakaran batu bara di seluruh dunia mencapai 440 miliar ton. Sekitar 75 persen adalah abu terbang. Produsen utama adalah negara-negara bekas Uni Soviet (99 miliar ton), diikuti Cina (55 miliar ton), Amerika Serikat (53 miliar ton) dan India (40 miliar ton). Produksi abu ini terus meningkat dari tahun ke tahun. Cina sendiri menghasilkan lebih dari 110 miliar ton abu di tahun 2000, dengan total produksi abu dunia tahun 2000 mencapai angka 661 miliar ton.
Tingkat pemanfaatan abu terbang dalam produksi semen saat ini masih tergolong amat rendah. Cina memanfaatkan sekitar 15 persen, India kurang dari lima persen, untuk memanfaatkan abu terbang dalam pembuatan beton. Abu terbang ini sendiri, kalau tidak dimanfaatkan juga bisa menjadi ancaman bagi lingkungan. Karenanya dapat dikatakan, pemanfaatan abu terbang akan mendatangkan efek ganda pada tindak penyelamatan lingkungan, yaitu penggunaan abu terbang akan memangkas dampak negatif kalau bahan sisa ini dibuang begitu saja dan sekaligus mengurangi penggunaan semen Portland dalam pembuatan beton.
Mengingat terbatasnya bahan baku dan kondisi lingkungan hidup yang makin merosot, maka diperlukan inovasi untuk menghasilkan material konstruksi yang murah, hemat energi dalam proses produksinya, memiliki sifat keawetan yang tinggi serta sedikit menghasilkan karbon dioksida atau bahan-bahan berbahaya lainnya.
Pembuatan semen geopolimer dapat mereduksi hingga 80 persen jumlah karbon dioksida yang dihasilkan dari proses pembuatan semen biasa (semen Portland). Bahkan para peneliti dari Universitas Melbourne, Australia, di bawah pimpinan Prof. J Van Deventer mengemukakan hasil riset mereka bahwa beton geopolimer dapat dimanfaatkan untuk memasung („immobilise‟) bahan-bahan berbahaya yang mengandung radioaktif maupun bahan-bahan beracun lain, seperti tailing. Dalam laporan penelitian disebutkan hampir semua bahan buangan industri yang mengandung unsur-unsur silika dan alumina bisa dibuat menjadi semen geopolimer.
Kenyataan bahwa semen geopolimer dapat diproduksi dari bahan-bahan buangan atau limbah industri, mengurangi emisi karbon dioksida secara amat signifikan, memiliki sifat keawetan unggul dan mampu memasung bahan-bahan beracun, mengukuhkannya sebagai material konstruksi masa depan.
Saat ini belum semua sifat fisik dan mekaniknya dipahami dengan baik. Sehingga para peneliti berupaya mengenali perilakunya lewat sejumlah riset yang dilakukan. Bila perilaku fisik dan mekaniknya telah dikenali dengan baik, produk-produk aplikasinya di bidang infrastuktur dapat diwujudkan dengan mudah.
Daftar Pustaka
1. Anonim. 2007. Semen. [online]:"http://id.wikipedia.org/wiki/Semen"
2. Anonim. 2007.Cement. [online]:”http://en.wikipedia.org/wiki/Cement”
3. Anonim. 2007. Portland Cement. [online]:”http://en.wikipedia.org/wiki/Portland_cement"
4. Anonim. 2007. Production Line. [online]:”www.cimnat.com.lb/Production”
100
a) Anonim. 2000. Kajian Terhadap Semen Sebagai Calon Barang Kena Cukai Dalam Rangka Ekstensifikasi Obyek BKC. [online]:”http://www.beacukai.go.id/library/data/Semen”
5. Dedy Eka. P. 2007. Semen Dari Sampah. [online]:”http://www.pmij.org”
Semen berasal dari bahasa latin “cementum”, dimana kata ini mula-mula dipakai oleh bangsa Roma yang berarti bahan atau ramuan pengikat, dengan kata lain semen dapat didefinisikan adalah suatu bahan perekat yang berbentuk serbuk halus, bila ditambah air akan terjadi reaksi hidrasi sehingga dapat mengeras dan digunakan sebagai pengikat (mineral glue).
Pada mulanya semen digunakan orang-orang Mesir Kuno untuk membangun piramida yaitu sejak abad ke-5 dimana batu batanya satu sama lain terikat kuat dan tahan terhadap cuaca selama berabad-abad. Bahan pengikat ini ditemukan sejak manusia mengenal api karena mereka membuat api di gua-gua dan bila api kena atap gua maka akan rontok berbentuk serbuk. Serbuk ini bila kena hujan menjadi keras dan mengikat batu-batuan disekitarnya dan dikenal orang sebagai batu Masonry (A).
Bahan Baku Pembuatan Semen
Bahan mentah yang digunakan dalam pembuatan semen adalah batu kapur, pasir silika, tanah liat dan pasir besi. Total kebutuhan bahan mentah yang digunakan untuk memproduksi semen yaitu:
1. Batu kapur digunakan sebanyak ± 81 %.
Batu kapur merupakan sumber utama oksida yang mempumyai rumus CaCO3 (Calcium Carbonat),pada umumnya tercampur MgCO3 dan MgSO4. Batu kapur yang baik dalam penggunaan pembuatan semen memiliki kadar air ± 5%
2. Pasir silika digunakan sebanyak ± 9 %
Pasir silika memiliki rumus SiO2 (silikon dioksida). Pada umumnya pasir silika terdapat bersama oksida logam lainnya, semakin murni kadar SiO2 semakin putih warna pasir silikanya, semakin berkurang kadar SiO2 semakin berwarna merah atau coklat, disamping itu semakin mudah menggumpal karena kadar airnya yang tinggi. Pasir silika yang baik untuk pembuatan semen adalah dengan kadar SiO2 ± 90%
3. Tanah liat digunakan sebanyak ± 9 %.
Rumus kimia tanah liat yang digunakan pada produksi semen SiO2Al2O3.2H2O. Tanah liat yang baik untuk digunakan memiliki kadar air ± 20 %, kadar SiO2 tidak terlalu tinggi ± 46 %
4. Pasir besi digunakan sebanyak ± 1%.
Pasir besi memiliki rumus kimia Fe2O3 (Ferri Oksida) yang pada umumnya selalu tercampur dengan SiO2 dan TiO2 sebagai impuritiesnya. Fe2O3 berfungsi sebagai penghantar panas dalam proses pembuatan terak semen. Kadar yang baik dalam pembuatan semen yaitu Fe3O2 ± 75% – 80%.
Pada penggilingan akhir digunakan gipsum sebanyak 3-5% total pembuatan semen
Jenis-jenis Semen
1. Semen Abu atau semen Portland adalah bubuk/bulk berwarna abu kebiru-biruan, dibentuk dari bahan utama batu kapur/gamping berkadar kalsium tinggi yang diolah dalam tanur yang bersuhu dan bertekanan tinggi Semen ini biasa digunakan sebagai perekat untuk memplester. Semen ini berdasarkan prosentase kandungan penyusunannya terdiri dari 5 tipe, yaitu tipe I sampai tipe V.
2. Semen Putih (gray cement) adalah semen yang lebih murni dari semen abu dan digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), seperti sebagai filler atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite) limestone murni.
3. Oil Well Cement atau semen sumur minyak adalah semen khusus yang digunakan dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas alam, baik di darat maupun di lepas pantai.
4. Mixed & Fly Ash Cement adalah campuran semen abu dengan Pozzolan buatan (fly ash). Pozzolan buatan (fly ash) merupakan hasil sampingan dari pembakaran batubara yang mengandung amorphous silica, aluminium oksida, besi oksida dan oksida lainnya dalam variasi jumlah. Semen ini digunakan sebagai campuran untuk membuat beton, sehingga menjadi lebih keras.
Berdasarkan prosentase kandungan penyusunnya, semen Portland terdiri dari 5 tipe yaitu :
1. Semen Portland tipe I
Adalah perekat hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling klinker yang kandungan utamanya kalsium silikat dan digiling bersama-sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:
55% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 2,8% MgO; 2,9% (SO3); 1,0% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.
2. Semen Portland tipe II
Dipakai untuk keperluan konstruksi umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus terhadap panas hidrasi dan kekuatan tekan awal, dan dapat digunakan untuk bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung bertingkat dan lain-lain. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:
51% (C3S); 24% (C2S); 6% (C3A); 11% (C4AF); 2,9% MgO; 2,5% (SO3); 0,8% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.
3. Semen Portland tipe III
Dipakai untuk konstruksi bangunan dari beton massa (tebal) yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang, misal bangunan dipinggir laut, bangunan bekas tanah rawa, saluran irigasi , dam-dam.
Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:
57% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 3,0% MgO; 3,1% (SO3); 0,9% hilang dalam pembakaran, dan 1,3% bebas CaO.
4. Semen Portland tipe IV
Dipakai untuk konstruksi bangunan yang memerlukan kekuatan tekan tinggi pada fase permulaan setelah pengikatan terjadi, misal untuk pembuatan jalan beton, bangunan-bangunan bertingkat, bangunan-bangunan dalam air. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:
28% (C3S); 49% (C2S); 4% (C3A); 12% (C4AF); 1,8% MgO; 1,9% (SO3); 0,9% hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.
5. Semen Portland tipe V
Dipakai untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstruksi dalam air, jembatan, terowongan, pelabuhan dan pembangkit tenaga nuklir. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:
38% (C3S); 43% (C2S); 4% (C3A); 9% (C4AF); 1,9% MgO; 1,8% (SO3); 0,9% hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.
Semakin baik mutu semen, maka semakin lama mengeras atau membatunya jika dicampur dengan air, dengan angka-angka hidrolitas yang dapat dihitung dengan rumus:
(% SiO2 + % Al2O3 + Fe2O3) : (% CaO + % MgO)
Angka hodrolitas ini berkisar antara <1/1,5 (lemah) hingga >1/2 (keras sekali). Namun demikian dalam industri semen angka hidrolitas ini harus dijaga secara teliti untuk mendapatkan mutu yang baik dan tetap, yaitu antara 1/1,9 dan 1/2,15.
Proses Pembuatan Semen
Proses pembuatan semen dapat dibedakan menurut :
1. Proses basah
Pada proses basah semua bahan baku yang ada dicampur dengan air, dihancurkan dan diuapkan kemudian dibakar dengan menggunakan bahan bakar minyak, bakar (bunker crude oil). Proses ini jarang digunakan karena masalah keterbatasan energi BBM.
2. Proses kering
Pada proses kering digunakan teknik penggilingan dan blending kemudian dibakar dengan bahan bakar batubara. Proses ini meliputi lima tahap pengelolaan yaitu :
1. Proses pengeringan dan penggilingan bahan baku di rotary dryer dan roller meal.
2. Proses pencampuran (homogenizing raw meal) untuk mendapatkan campuran yang homogen.
3. Proses pembakaran raw meal untuk menghasilkan terak (clinker : bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen).
4. Proses pendinginan terak.
5. Proses penggilingan akhir di mana clinker dan gypsum digiling dengan cement mill.
Dari proses pembuatan semen di atas akan terjadi penguapan karena pembakaran dengan suhu mencapai 900 derajat Celcius sehingga menghasilkan : residu (sisa) yang tak larut, sulfur trioksida, silika yang larut, besi dan alumunium oksida, oksida besi, kalsium, magnesium, alkali, fosfor, dan kapur bebas. 90
Secara garis besar proses produksi semen melalui 6 tahap, yaitu :
1. Penambangan dan penyimpanan bahan mentah
Semen yang paling umum yaitu semen portland memerlukan empat komponen bahan kimia yang utama untuk mendapatkan komposisi kimia yang sesuai. Bahan tersebut adalah kapur (batu kapur), silika (pasir silika), alumina (tanah liat), dan besi oksida (bijih besi). Gipsum dalam jumlah yang sedikit ditambahkan selama penghalusan untuk memperlambat pengerasan.
2. Penggilingan dan pencampuran bahan mentah
Semua bahan baku dihancurkan sampai menjadi bubuk halus dan dicampur sebelum memasuki proses pembakaran.
3. Homogenisasi dan pencampuran bahan mentah
4. Pembakaran
Tahap paling rumit dalam produksi semen portland adalah proses pembakaran, dimana terjadi proses konversi kimiawi sesuai rancangan dan proses fisika untuk mempersiapkan campuran bahan baku membentuk klinker. Proses ini dilakukan di dalam rotary kiln dengan menggunakan bahan bakar fosil berupa padat (batubara), cair (solar), atau bahan bakar alternatif. Batubara adalah bahan bakar yang paling umum dipergunakan karena pertimbangan biaya.
5. Penggilingan hasil pembakaran
Proses selanjutnya adalah penghalusan klinker dengan tambahan sedikit gipsum, kurang dari 4%, untuk dihasilkan semen portland tipe 1. Jenis semen lain dihasilkan dengan penambahan bahan aditif posolon atau batu kapur di dalam penghalusan semen.
6. Pendinginan dan pengepakan
Reaksi-reaksi yang terjadi
Reaksi alite dengan air :
2Ca3OSiO4 + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2
Reaksi ini relatif cepat, menyebabkan penetapan dan perkembangan penguatan pada beberapa minggu pertama.
Reaksi dari belite :
2Ca2SiO4 + 4H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2
Reaksi ini relatif lambat, dan berperan untuk meningkatkan penguatan setelah satu minggu. Hidrasi trikalsium aluminat dikontrol oleh penambahan kalsium sulfat, yang dengan seketika menjadi cairan pada saat penambahan air. Pertama-tama, etringit dibentuk dengan cepat, menyebabkan hidrasi yang lambat.
Ca3(AlO3)2 + 3CaSO4 + 32H2O → Ca6(AlO3)2(SO4)3.32H2O
Sesudah itu etringit bereaksi secara lambat dengan trikalsium aluminat lebih lanjut untuk membentuk “monosulfat”.
Ca6(AlO3)2(SO4)3.32H2O + Ca3(AlO3)2 + 4H2O → 3Ca4(AlO3)2(SO4).12H2O
Reaksi ini akan sempurna setelah 1-2 hari. Kalsium aluminoferit bereaksi secara lambat karena adanya hidrasi besi oksida.
2Ca2AlFeO5 + CaSO4 + 16H2O → Ca4(AlO3)2(SO4).12H2O + Ca(OH)2 + 2Fe(OH)3 92
Klinker pada semen Typical constituents of Portland clinker and Portland cement. Cement industry style notation in italics:
Clinker Mass% Cement Mass%
Tricalcium silicate (CaO)3.SiO2, C3S 45-75% Calcium oxide, CaO, C 61-67%
Dicalcium silicate (CaO)2.SiO2, C2S 7-32% Silicon oxide, SiO2, S 19-23%
Tricalcium aluminate (CaO)3.Al2O3, C3A 0-13% Aluminium oxide, Al2O3, A 2.5-6%
Tetracalcium aluminoferrite (CaO)4.Al2O3.Fe2O3, C4AF 0-18% Ferric oxide, Fe2O3, F 0-6%
Gypsum CaSO4
2-10% Sulfate
Tabel 1
Secara singkat, proses dari pembuatan semen ini adalah semua bahan mentah dicampurkan, bahan-bahan mentah ini harus bebas debu. Debu yang dihasilkan dari bahan mentah ini akan ditangkap oleh penangkap debu, agar debu-debu tersebut tidak mencemari udara. Bahan-bahan ditampung. Setelah ditampung, bahan-bahan ini kemudian dimasukkan ke dalam suspensi preheater. Suspensi preheater ini berfungsi untuk memanaskan dengan cara menyemprotkan udara panas. Kemudian bahan-bahan dimasukkan ke dalam rotary kiln (oven besar yang berputar) dan dibakar pada suhu ± 1400ยบ C sehingga menghasilkan butiran-butiran kecil berwarna hitam yang disebut clinker (bahan setengah jadi). Clinker kemudian ditampung di dalam clinker silo. Dari clinker silo kemudian dimasuk ke dalam semen mill. Semen mill ini adalah suatu tempat dimana terjadi proses pencampuran dengan gipsum. Setelah dari semen mill, masuk ke dalam semen silo. Tahap akhir dari proses pembuatan semen ini adalah pengepakan, yang selanjutnya semen akan di distribusikan ke pasaran.
Dampak Industri Semen terhadap Lingkungan
Berdasarkan bahan baku dan bahan bakar yang digunakan serta proses produksi, industri semen menyebabkan dampak lingkungan sebagai berikut :
1. Lahan
Penurunan kualitas kesuburan tanah akibat penambangan tanah liat.
Perubahan tata-guna tanah akibat kegiatan penebangan dan penyerapan lahan serta pembangunan fasilitas lainnya, menyebabkan penurunan kapasitas air tanah yang pada akhirnya akan berpengaruh pada kuantitas air sungai di sekitarnya. Hal ini akan menyebabkan keimbangan lingkungan setempat.
2. Air
Kualitas air menurun akibat limbah cair dari pabrik dalam bentuk minyak dan sisa air dari kegiatan penambangan. Menimbulkan lahan kritis yang mudah terkena erosi dan pendangkalan dasar sungai, yang pada akhirnya akan menimbulkan banjir pada musim hujan.
Kuantitas air atau debit air menjadi berkurang karena hilangnya vegetasi pada suatu lahan akan mengakibatkan penyerapan air hujan oleh tanah di tempat itu berkurang, sehingga persediaan air tanah menipis. Sungai menjadi kering pada musim kemarau dan banjir pada musim hujan karena tanah tidak mampu lagi menyerap air.
3. Udara
Debu yang dihasilkan pada waktu pengadaan bahan baku dan selama proses pembakaran dan debu yang dihasilkan selama pengangkutan bahan baku ke pabrik dan bahan jadi ke luar pabrik, termasuk pengantongannya. Debu yang secara visual terlihat di kawasan pabrik dalam bentuk kabut dan kepulan debu menimbulkan pencemaran udara serius. Suhu udara di sekitar pabrik naik. Gas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar minyak bumi dan batu bara, berupa gas CO, CO2, SO2 dan gas lainnya yang mengandung hidrokarbon dan belerang.
Penemuan Semen Terbaru
1. EKOSEMEN
Jepang telah berhasil mengubah sampah menjadi produk semen yang kemudian dinamakan ekosemen. Kata ekosemen sendiri diambil dari penggabungan kata “ekologi” dan “semen”. Diawali penelitian di tahun 1992, para peneliti Jepang (yang tergabung dalam NEDO) telah meneliti kemungkinan abu hasil pembakaran sampah dan endapan air kotor sebagai bahan semen. Dari hasil penelitian tersebut diketahui bahwa abu hasil pembakaran sampah mengandung unsur yang sama dengan bahan dasar semen pada umumnya. Pada tahun 2001, pabrik pertama di dunia yang mengubah sampah menjadi semen resmi beroperasi di Chiba.
Di Jepang, sampah terbagi menjadi tiga macam, salah satunya adalah sampah terbakar (terdiri atas sampah organik, kertas, dll) dan sampah tidak terbakar (plastik, dll). Setiap tahunnya, penduduk Jepang membuang sekitar 37 juta ton untuk sampah terbakar. Kemudian sampah tersebut dibakar (diinsenerasi) dan menghasilkan abu (inceneration ash) mencapai 6 ton/tahunnya. Dari abu inilah kemudian dijadikan sebagai bahan dari pembuatan ekosemen. Abu ini dan endapan air kotor mengandung senyawa-senyawa dalam pembentukan semen biasa yaitu senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Oleh karena itu, abu insenerasi ini dapat berfungsi sebagai pengganti clay (tanah liat) yang digunakan dalam pembentukan semen biasa.
Proses pembuatan ekosemen
Pada pembuatan ekosemen,secara prinsip sama dengan pembuatan semen biasa. Perbedaannya terletak pada abu insenerasi, sewage sludge, dan limbah lainnya yang digunakan sebagai pengganti clay dan sebagian limestone. Adapun prosesnya sebagai berikut :
1. Reprocessing
Raw material (inceneration ash dan endapan air kotor rumah tangga) diproses terlebih dahulu, seperti dengan pengeringan (drying), crushing, dan logam yang masih terkandung dalam raw material dipisahkan dan didaur ulang.
2. Raw Material Drying and Pulverizing
Setelah dikeringkan, raw material dihancurkan pada raw grinding/drying mills bersamaan dengan natural raw material.
3. Raw Material Mixing
Kemudian dimasukkan ke dalam homogenizing tank bersamaan dengan fy ash (abu yang dihasilkan dari pembangkit listrik batubara) dan blast furnance slag (limbah yang dihasilkan industri besi). Dua homogenizing tank ini dimasukkan untuk memperoleh penentuan komposisi kimia yang diinginkan.
4. Firing
Setelah itu dimasukkan ke dalam rotary kiln untuk kemudian dibakar pada suhu diatas 1350°C. Pada proses ini, dioksin dan senyawa berbahaya lainnya yang terkandung pada inceneration ash akan terurai dengan aman. Gas limbah dari rotary kiln kemudian didinginkan secara cepat hingga suhu 200°C untuk mencegah terbentuknya dioksin kembali. Pada proses ini pula logam berat yang masih terkandung dipisahkan dan dikumpulkan ke dalam bag filter sebagai debu yang mengandung klorin. Debu ini kemudian dialirkan ke Heavy Metal Recovery Process. Pada proses ini, klorin yang masih terkandung akan dihilangkan dan menghasilkan sebuah articial ore seperti tembaga dan timbal yang kemurniaannya mencapai 35% atau lebih. Pada proses firing ini akan menghasilkan clinker yang kemudian dikirim ke clinker tank.
5. Product Pulverizing Process
Gipsum ditambahkan bersama clinker dan campuran tersebut akan dihancurkan pada finish mills yang kemudian akan menghasilkan produk ekosemen.
Hingga saaat ini terdapat dua macam tipe ekosemen (berdasarkan penambahan alkali dan kandungan klorin) yaitu tipe biasa dan tipe pengerasan cepat. Ekosemen tipe biasa mempunyai kualitas yang sama baiknya dengan semen portland biasa. Tipe semen ini digunakan sebagai bahan campuran beton. Sedangkan ekosemen tipe kedua memiliki kekuatan beton dan pengerasan yang lebih cepat dibanding semen portland tipe high early strength. Ekosemen tipe ini digunakan pada architectural block, exterior wall material, roof material, wave dissipatingconcrete block, dll.
Yang menjadi masalah adalah kandungan Cl yang begitu tinggi pada abu insenerasi dan logam berat yang dikandung yang dapat mengakibatkan masalah pada sistem operasi dan mengurangi kualitas dan pengamanan material pada semen.
Sedangkan kandungan CaO yang masih kurang pada abu insenerasi dapat dicukupi dengan penambahan batu kapur. Dalam pembuatan ekosemen ini, klorin dan logamm berat yang terkandung pada abu insenerasi akan diekstrak menjadi bijih tiruan yang kemudian didaur ulang.
Plastik vinil yang terdapat dalam sampah pada proses pembakaran akan mengakibatkan kekuatan kronkit ekosemen akan berkurang. Hal ini diakibatkan oleh adanya gas Cl2 hasil penguraian plastik vinil yang dapat mempengaruhi kekuatan konkrit ekosemen. Sehingga pemisahan sampah sangatlah penting, khususnya sampah plastik
Manfaat Ekosemen
Dengan adanya pengubahan sampah menjadi semen, menambah alternatif pengolahan sampah yang lebih bernilai ekonomis, dan biaya pengolahan sampah di J epang menjadi lebih murah. Selain itu, teknologi ekosemen juga ramah lingkungan. Pada pembuatan ekosemen, sebagian CaO diperoleh dari abu insenerasi sehingga mengurangi penggunaan batu kapur yang selama ini menjadi polusi gas CO2.
2. Semen Pozolan
Jenis semen alternatif yang harganya relatif murah dan teknologi proses pembuatannya sederhana adalah semen pozolan. Semen ini dibuat dari campuran bahan pozolan dan kapur padam dengan tidak melalui proses pemanasan. Bahan pozolan berasal dari batuan produk gunungapi dan biasanya batuan tersebut telah mengalami pelapukan baik pelapukan fisik maupun kimia. Sedangkan kapur padam berasal dari batugamping dengan melalui proses pembakaran menghasilkan kapur tohor.
Kemudian pada kapur tohor tersebut ditambahkan air sehingga terbentuk kapur padam. Potensi batuan produk gunungapi dan batugamping sangat melimpah di Indonesia.
Di era Otonomi Daerah, pengembangan industri semen pozolan sangat tepat untuk diaplikasikan daerah-daerah yang mempunyai potensi bahan pozolan dan batu kapur (batugamping). Manfaat yang akan diperoleh daerah yaitu meningkatkan PAD, memberikan kesempatan peluang kerja, mengurangi pengangguran dan urbanisasi, dan meningkatkan pemanfaatan sumberdaya mineral di daerah. Untuk mendukung terealisasinya otonomi daerah, Direktorat TPSM melalui Proyek Pengembangan Teknik Terapan dan Teknologi Pengolahan Bahan Mineral pada tahun anggaran 2000 telah melakukan kegiatan evaluasi cadangan bahan baku semen pozolan di Daerah Tunggilis, Kabupaten Ciamis.
Daerah Kabupaten Ciamis memiliki potensi bahan baku semen pozolan yang besar berupa batukapur (batugamping) dan zeolit. Pengolahan batukapur telah lama dimanfaatkan oleh masyarakat setempat dengan cara pembakaran untuk menghasilkan kapur tohor dan kapur padam.
Pada kegiatan evaluasi bahan baku semen pozolan telah dilakukan pekerjaan pemetaan topografi dan geologi serta pemboran pada endapan bahan pozolan berupa zeolit dengan tujuan untuk mengetahui volume bahan bakunya.
Zeolit merupakan senyawa alumino-silikat terhidrasi yang secara fisik dan kimia mempunyai kemampuan sebagai bahan penyerap (adsorpsi), penukar kation dan katalis. Unsur utama mineral zeolit terdiri dari kation alkali dan alkali tanah. Zeolit terbentuk karena proses diagenetik, proses hidrotermal dan proses sedimentasi batuan produk gunungapi (batuan piroklastik) berukuran debu pada lingkungan danau yang bersifat alkali. Mineral-mineral yang termasuk dalam grup zeolit pada umumnya dijumpai dalam batuan tufa yang terbentuk dari hasil sedimentasi debu gunungapi yang telah mengalami proses alterasi. Mineral-mineral utama pembentuk zeolit hanya ada sembilan jenis, yaitu analsim, kabasit, klinoptilolit, Erionit, mordenit, ferrierit, heulandit, laumontit dan fillipsit. Di Indonesia jenis mineral zeolit yang terbanyak adalah klinoptilolit dan mordenit.
3. Geopolimer Semen
Akhir-akhir ini, industri semen dan beton semakin sering disorot, khususnya oleh para pecinta lingkungan. Ini disebabkan emisi karbon dioksida, komponen terbesar gas rumah kaca, yang dihasilkan dari proses kalsinasi kapur dan pembakaran batu bara. Isu lingkungan ini tampaknya akan memainkan peran penting dalam kaitan dengan isu pembangunan berkelanjutan di masa mendatang.
Dari Konferensi Bumi yang diselenggarakan di Rio de Janeiro, Brasil tahun 1992 dan di Kyoto, Jepang tahun 1997 dinyatakan bahwa emisi gas rumah kaca ke atmosfer yang tak terkendali tidak bisa lagi diterima dari sudut pandang kepentingan sosial dan kelestarian lingkungan dalam kerangka pembangunan yang berkelanjutan. Gas rumah kaca yang menjadi sorotan utama adalah gas karbon dioksida karena jumlahnya yang jauh lebih besar dari gas lainnya seperti oksida nitrat dan metan.
Dalam produksi satu ton semen Portland, akan dihasilkan sekitar satu ton gas karbon dioksida yang dilepaskan ke atmosfer. Dari data tahun 1995, jumlah produksi semen di dunia tercatat 1,5 miliar ton. Hal ini berarti industri semen melepaskan karbon dioksida sejumlah 1,5 miliar ton ke alam bebas.
Menurut International Energy Authority: World Energy Outlook, jumlah karbon dioksida yang dihasilkan tahun 1995 adalah 23,8 miliar ton. Angka itu menunjukkan produksi semen portland menyumbang tujuh persen dari keseluruhan karbon dioksida yang dihasilkan berbagai sumber. Tampaknya proporsi ini akan terus bertahan atau bahkan meningkat sesuai dengan peningkatan produksi semen kalau tidak ada perubahan berarti dalam teknologi produksi semen atau didapatkan bahan pengganti semen. Pada tahun 2010, diperkirakan total produksi semen di dunia mencapai angka 2,2 miliar ton.
Merujuk pada besarnya sumbangan industri semen terhadap total emisi karbon dioksida, perlu segera dicarikan upaya untuk bisa menekan angka produksi gas yang mencemari lingkungan ini. Tampaknya perbaikan teknologi produksi semen tidak terlalu bisa diharapkan dapat menekan produksi karbon dioksida secara signifikan.
Penggantian sejumlah bagian semen dalam proses pembuatan beton, atau secara total menggantinya dengan bahan lain yang lebih ramah lingkungan menjadi pilihan yang lebih menjanjikan.
Pakar teknologi beton yang bermukim di Kanada, VM Malhotra, memelopori riset penggunaan abu terbang (fly ash) dalam proporsi cukup besar (hingga 60-65 persen dari total semen Portland yang dibutuhkan) sebagai bahan pengganti sebagian semen dalam proses pembuatan beton. Sebelumnya banyak peneliti menggunakannya hanya dalam proporsi kecil.
Abu terbang adalah abu sisa pembakaran batu bara yang dipakai dalam banyak industri. Abu terbang sendiri tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen. Tetapi dengan kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang dikandung oleh abu terbang akan bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat.
Adanya kalsium hidroksida dalam beton selama ini ditengarai sebagai sumber perusak beton sebelum waktunya, khususnya bila beton berada di lingkungan yang agresif. Karenanya, penambahan atau penggantian sejumlah semen dengan abu terbang berpotensi menambah keawetan beton tersebut. Selama ini abu terbang tidak dimanfaatkan dan dibuang begitu saja, sehingga memiliki potensi mencemari lingkungan.
Upaya yang dipelopori Malhotra dan kawan-kawan ini tampaknya memberikan hasil menjanjikan. Beton yang dihasilkan ternyata menunjukkan tenaga tekan tinggi serta memiliki sifat keawetan (durability) lebih baik dibanding beton biasa yang sepenuhnya menggunakan semen Portland. Upaya ini dikembangkan lebih lanjut dengan pemanfaatan bahan-bahan sisa lainnya yang mempunyai kandungan oksida silika tinggi seperti silica fume, slag atau bahkan abu sekam dan jerami.
Dari konferensi Concrete 2001 yang diselenggarakan di Perth, Australia, belum lama ini, dilaporkan penggunaan HVFA (high volume fly ash) concrete atau beton dengan kandungan abu terbang tinggi pada sejumlah proyek infrastruktur, demikian pula penggunaan bahan buangan lain seperti slag. Beton tersebut dilaporkan menunjukkan hasil memuaskan di lapangan. Dalam waktu singkat di masa mendatang, penggunaan beton jenis ini diperkirakan akan meningkat dengan cepat. Selain lebih ramah lingkungan, mengurangi jumlah energi yang diperlukan karena berkurangnya pemakaian semen, lebih awet dan lebih murah, bahan ini juga tetap menunjukkan perilaku mekanik memuaskan.
Perkembangan mutakhir yang menjanjikan adalah penggunaan abu terbang sepenuhnya sebagai pengganti semen lewat proses yang disebut polimerisasi anorganik (kadang disebut geopolimer) yang dipelopori oleh seorang ilmuwan Prancis, Prof. Joseph Davidovits, sekitar 20 tahun lalu.
Geopolimer semen, demikian nama yang diberikan, menjadi harapan utama mereduksi penggunaan semen untuk keperluan pembangunan infrastruktur. Setidaknya untuk pembuatan beton pracetak. Walaupun tahapan yang harus dilalui untuk memasalkan penggunaan teknologi ini masih jauh, setidaknya hasil riset yang ada selama ini menunjukkan hasil menjanjikan. Saat ini, riset beton geopolimer giat dilakukan di sejumlah lembaga riset atau universitas khususnya di Prancis, Amerika Serikat dan Australia.
Tahun 1989, total abu yang dihasilkan dari pembakaran batu bara di seluruh dunia mencapai 440 miliar ton. Sekitar 75 persen adalah abu terbang. Produsen utama adalah negara-negara bekas Uni Soviet (99 miliar ton), diikuti Cina (55 miliar ton), Amerika Serikat (53 miliar ton) dan India (40 miliar ton). Produksi abu ini terus meningkat dari tahun ke tahun. Cina sendiri menghasilkan lebih dari 110 miliar ton abu di tahun 2000, dengan total produksi abu dunia tahun 2000 mencapai angka 661 miliar ton.
Tingkat pemanfaatan abu terbang dalam produksi semen saat ini masih tergolong amat rendah. Cina memanfaatkan sekitar 15 persen, India kurang dari lima persen, untuk memanfaatkan abu terbang dalam pembuatan beton. Abu terbang ini sendiri, kalau tidak dimanfaatkan juga bisa menjadi ancaman bagi lingkungan. Karenanya dapat dikatakan, pemanfaatan abu terbang akan mendatangkan efek ganda pada tindak penyelamatan lingkungan, yaitu penggunaan abu terbang akan memangkas dampak negatif kalau bahan sisa ini dibuang begitu saja dan sekaligus mengurangi penggunaan semen Portland dalam pembuatan beton.
Mengingat terbatasnya bahan baku dan kondisi lingkungan hidup yang makin merosot, maka diperlukan inovasi untuk menghasilkan material konstruksi yang murah, hemat energi dalam proses produksinya, memiliki sifat keawetan yang tinggi serta sedikit menghasilkan karbon dioksida atau bahan-bahan berbahaya lainnya.
Pembuatan semen geopolimer dapat mereduksi hingga 80 persen jumlah karbon dioksida yang dihasilkan dari proses pembuatan semen biasa (semen Portland). Bahkan para peneliti dari Universitas Melbourne, Australia, di bawah pimpinan Prof. J Van Deventer mengemukakan hasil riset mereka bahwa beton geopolimer dapat dimanfaatkan untuk memasung („immobilise‟) bahan-bahan berbahaya yang mengandung radioaktif maupun bahan-bahan beracun lain, seperti tailing. Dalam laporan penelitian disebutkan hampir semua bahan buangan industri yang mengandung unsur-unsur silika dan alumina bisa dibuat menjadi semen geopolimer.
Kenyataan bahwa semen geopolimer dapat diproduksi dari bahan-bahan buangan atau limbah industri, mengurangi emisi karbon dioksida secara amat signifikan, memiliki sifat keawetan unggul dan mampu memasung bahan-bahan beracun, mengukuhkannya sebagai material konstruksi masa depan.
Saat ini belum semua sifat fisik dan mekaniknya dipahami dengan baik. Sehingga para peneliti berupaya mengenali perilakunya lewat sejumlah riset yang dilakukan. Bila perilaku fisik dan mekaniknya telah dikenali dengan baik, produk-produk aplikasinya di bidang infrastuktur dapat diwujudkan dengan mudah.
Daftar Pustaka
1. Anonim. 2007. Semen. [online]:"http://id.wikipedia.org/wiki/Semen"
2. Anonim. 2007.Cement. [online]:”http://en.wikipedia.org/wiki/Cement”
3. Anonim. 2007. Portland Cement. [online]:”http://en.wikipedia.org/wiki/Portland_cement"
4. Anonim. 2007. Production Line. [online]:”www.cimnat.com.lb/Production”
100
a) Anonim. 2000. Kajian Terhadap Semen Sebagai Calon Barang Kena Cukai Dalam Rangka Ekstensifikasi Obyek BKC. [online]:”http://www.beacukai.go.id/library/data/Semen”
5. Dedy Eka. P. 2007. Semen Dari Sampah. [online]:”http://www.pmij.org”
Langganan:
Postingan (Atom)