Kapsel Geofisika, Penentuan Stratigrafi Kandungan Nikel Pada Sedimen Laterit


BAB I
PENDAHULUAN
     A.    Latar Belakang
Provinsi Sulawesi Tenggara banyak mengandung bahan tambang dan sumber energi yang merupakan potensi dan sumber Pendapatan Asli Daerah (PAD) yang utama. Berdasarkan hasil penelitian terdahulu, diketahui bahwa di daerah provinsi Sulawesi Tenggara terdapat bahan tambang dari berbagai jenis batuan, baik batuan beku, batuan sedimen maupun batuan metamorf. Salah satu jenis sedimen yang berpotensi untuk dijadikan bahan tambang adalah sedimen laterit. Sedimen laterit adalah hasil pelapukan batuan ultrabasa, baik dari jenis dunit, serpentinit, ataupun periodit, berupa tanah yang mengandung endapan bijih besi atau besi-nikel (Fe-Ni) dan biasanya berasosiasi dengan garnierite. Sedimen laterit banyak dimanfaatkan untuk penambangan bijih nikel dan/atau besi-nikel (Fe-Ni) (Simandjuntak dkk, 1994).
Bijih nikel di Indonesia merupakan silikat dan oksida yang terbentuk dari hasil pelapukan batuan ultrabasa (periodit, serpentinit, dan lain-lain). Akumulasi nikel dalam lapisan laterit terjadi melalui proses yang kompleks, antara lain reduksi unsur aluminium dan kalsium dalam batuan. Biasanya nikel dipakai sebagai bahan campuran dalam menghasilkan logam yang mempunyai sifat anti karat, tahan terhadap perubahan temperatur mendadak serta mempunyai sifat elastisitas yang tinggi.
Desa Torobulu merupakan salah satu desa yang secara administrasi berada pada kecamatan Lainea, Kabupaten Konawe Selatan. Bedasarkan peta Ikhtisar Geologi dan potensi bahan tambang Sultra (1995), di desa ini terdapat batuan ultramafik (ultrabasa) (Dinas Pertambangan Sultra, 2005). Dari hasil penelitian terdahulu (Hazria 2007), diperoleh bahwa dalam sedimen laterit di daerah Torobulu terdapat sekitar 1,7 % nikel.
Penelitian yang dilakukan Hazria (2007), hanya mengambil sampel permukaan, sehingga belum dapat dijadikan indikator untuk memperoleh informasi persentase kandungan nikel di bawah permukaan. Salah satu metode yang dapat dilakukan adalah analisis kandungan nikel perlapisan untuk melihat stratigrafinya. Oleh karena itu, penelitian ini diarahkan pada penentuan stratigrafi kandungan nikel dalam sedimen laterit di daerah Torobulu, Provinsi Sulawesi Tenggara.
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengkarakterisasi jenis unsur-unsur adalah XRF (X-Ray Fluorescence). XRF adalah alat yang menggunakan metode spektrometri untuk menganalisis kandungan unsur bahan tertentu. Alat ini mempunyai keunggulan analisis yang lebih cepat dibanding analisis dengan alat lain. Spektrometri XRF memanfaatkan sinar-X yang dipancarkan oleh bahan yang selanjutnya ditangkap oleh detektor untuk dianalisis kandungan unsurnya. Selama ini, alat XRF antara lain digunakan untuk menganalisis paduan besi, pelat tambaga, paduan aluminium, batuan, mineral, dan kerak. Bahan yang dapat dianalisis berupa padat massif, pelak maupun serbuk. Analisis unsur dilakukan secara kualitatif maupun kuantitatif. Analisis kuantitatif untuk menentukan jumlah unsur yang terkandung dalam bahan (http://www.ns.ui.ac.id/seminar2005/Data/JPC, 2008).
      B.     Batasan Masalah
Penelitian ini akan dibataskan pada penentuan kadar nikel dan mineral lain yang terkandung dalam sedimen laterit di daerah Torobulu Provinsi Sulawesi Tenggara dengan metode X-Ray Fluorescence (XRF).

     C.    Rumusan Masalah
Berdasarkan batasan masalah di atas, maka permasalahan yang akan diteliti adalah menentukan kadar nikel dan mineral lain yang terkandung dalam sedimen laterit di daerah Torobulu Provinsi Sulawesi Tenggara dengan metode X-Ray Fluorescence (XRF).

      D.    Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah menentukan profil kadar nikel dan mineral lain yang terkandung dalam sedimen laterit di daerah Torobulu Provinsi Sulawesi Tenggara dengan menggunakan metode X-Ray Fluorescence XRF.

      E.     Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1.      Memberikan informasi tentang profil kadar/kandungan nikel dan mineral lain yang terkandung dalam sedimen laterit di daerah Torobulu Provinsi Sulawesi Tenggara.
2.      Sebagai bahan informasi bagi peneliti selanjutnya yang terkait dengan masalah yang diteliti.

  
BAB II
LANDASAN TEORI
      A.    Sedimen Laterit
Batuan Sedimen merupakan batuan endapan yang berasal dari material-material lepas dari proses-proses secara fisis, biologi, ataupun secara kimia. Material-material ini tertransport oleh air, angin, dan gaya gravitasi ke tempat yang lebih rendah (cekungan), dan kemudian diendapkan. Sedimen yang terakumulasi tersebut mengalami proses litifikasi atau proses pembentukan batuan. Proses yang berlangsung adalah kompaksasi dan sementasi yang mengubah sedimen menjadi batuan sedimen. Setelah menjadi batuan sifatnya berubah menjadi keras dan kompak (Magetsari, 2000).
Kebanyakan batuan sedimen ditransport oleh arus yang akhirnya diendapkan, sehingga cirri utama batuan sedimen adalah berlapis. Batas antara satu lapis dengan lapis lainnya disebut bidang-bidang perlapisan. Bidang perlapisan dapat terjadi akibat adanya perbedaan warna, besar butir, dan jenis batuan antara dua lapisan (http://tiacher.blogspot.com/,2008).
Salah satu jenis sedimen adalah sedimen laterit. Sedimen laterit berupa tanah yang mengandung endapan bijih besi dan besi-nikel dan biasanya berasosiasi dengan garnierite, yang merupakan hasil pelapukan batuan ultrabasa, baik dari jenis dunit, serpentinit, atau peridotit (Simandjuntak dkk., 1994). Istilah laterite bisa diartikan sebagai endapan yang kaya akan iron-oxide, miskin unsur silika dan secara intensif ditemukan pada endapan lapukan di iklim tropis. Batuan induk dari endapan nikel laterit adalah batuan ultrabasa; umumnya harzburgit (peridotit yang kaya akan unsur ortopiroksin), dunit dan jenis peridotit yang lain (http://afitchan.multiply.com/,2009).
Endapan nikel terbentuk melalui suatu proses yang panjang dan memakan waktu lama. Proses pembentukan endapan laterit nikel dimulai ketika batuan mengalami pengangkatan sehingga tersingkap di permukaan bumi, batuan tersebut akan terurai. Adanya pelapukan kimiawi dan fisika menghancurkan batuan tersebut hingga menjadi tanah (soil). Apabila batuan tersebut mengandung nikel maka pelapukan akan menyebabkan kandungan nikel semakin tinggi. Proses pembentukan bijih laterit nikel dimulai dari proses pelapukan batuan ultrabasa (Dunit atau Peridotit).Batuan ultrabasa tersusun atas atas mineral olivine, piroksen, amfibol, dan mika. Olivin pada batuan ini mempunyai kandungan nikel sekitar 0,3 %. Batuan ultrabasa yang mengandung nikel ini mengalami proses serpentinisasi, yaitu proses terisinya retakan atau kekar oleh mineral serpentin yang kemudian mengalami proses kimiawi yang disebabkan karena adanya pengaruh dari tanah. Selanjutnya oleh pengaruh iklim setempat batuan induk mengalami pelapukan fisika dan kimiawi. Proses tersebut mengakibatkan terbentuknya endapan laterit nikel (Prasetiawati, 2004).
Pada musim penghujan, air akan memasuki retakan-retakan menyebabkan hancurnya mineral-mineral penyusunan batuan induk. Mg, Si, Ni dan sebagian Fe akan larut dan terbawa sesuai dengan aliran air tanah dan akan menghasilkan mineral-mineral baru pada proses pengendapan kembali. Dalam larutan Fe bersenyawa dengan oksida dan membentuk Ferri Hidroksida yang nantinya mengendap di dekat permukaan tanah menjadi hematit, goetit, dan kobaltit. Pada rekahan-rekahan batuan ultrabasa sebagai Mg mengendap menghasilkan magnesit, dolomite, dan kalsit yang di lapangan dikenal sebagai akar-akar pelapukan (roots of weathering) (Prasetiawati, 2004).
Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan bijih nikel laterit adalah batuan asal, iklim, reagen-reagen, kimia dan vegetasi, struktur vegetasi, struktur geologi, topografi, dan waktu.
1.      Batuan asal; Adanya batuan asal merupakan syarat utama untuk terbentuknya endapan nikel laterit, macam batuan asalnya adalah batuan ultrabasa. Dalam hal ini pada batuan ultrabasa tersebut :
a.       Terdapat elemen Ni yang paling banyak diantara batuan lainnya.
b.      Mempunyai mineral-mineral yang paling mudah lapuk atau tidak stabil, seperti olivin dan piroksin.
c.       Mempunyai komponen-komponen yang mudah larut dan memberikan lingkungan pengendapan yang baik untuk nikel.
2.      Iklim; Adanya pergantian musim kemarau dan musim penghujan dimana terjadi kenaikan dan penurunan permukaan air tanah juga dapat menyebabkan terjadinya proses pemisahan dan akumulasi unsur-unsur. Perbedaan temperatur yang cukup besar akan membantu terjadinya pelapukan mekanis, dimana akan terjadi rekahan-rekahan dalam batuan yang akan mempermudah proses atau reaksi kimia pada batuan.
3.      Reagen-reagen kimia dan vegetasi; Yang dimaksud dengan reagen-reagen kimia adalah unsur-unsur dan senyawa-senyawa yang membantu mempercepat proses pelapukan. Air tanah yang mengandung CO2 memegang peranan penting dalam proses pelapukan kimia. Asam-asam humus menyebabkan dekomposisi batuan dan dapat merubah pH larutan. Asam-asam humus ini erat kaitannya dengan vegetasi daerah. Dalam hal ini, vegetasi akan mengakibatkan:
a.       Penetrasi air dapat lebih dalam dan lebih mudah dengan mengikuti jalur akar pohon-pohonan.
b.      Akumulasi air hujan akan lebih banyak.
c.       Humus akan labih tebal. Keadaan ini merupakan suatu petunjuk, dimana hutannya lebat pada lingkungan yang baik akan terdapat endapan nikel yang akan  lebih tebal dengan kadar yang lebih tinggi. Selain itu, vegetasi dapat berfungsi untuk menjaga hasil pelapukan terhadap erosi mekanis.
4.      Struktur geologi; Seperti diketahui, batuan beku mempunyai porositas dan permeabilitas yang kecil sekali sehingga penetrasi air sangat sulit. Dengan adanya rekahan-rekahan pada batuan ultrabasa tersebut akan lebih memudahkan masuknya air dan berarti proses pelapukan akan lebih intensif.
5.      Topografi; keadaan topografi setempat akan sangat mempengaruhi sirkulasi air beserta reagen-reagen lain. Untuk daerah yang landai, maka air akan bergerak perlahan-lahan sehingga akan mempunyai kesempatan untuk mengadakan penetrasi lebih dalam melalui rekahan-rekahan atau pori-pori batuan. Akumulasi endapan umumnya terdapat pada daerah-daerah yang landai sampai kemiringan sedang, hal ini menerangkan bahwa ketebalan pelapukan mengikuti bentuk potografi. Pada daerah yang curam, secara teoritis, jumlah air meluncur (run off) lenih banyak daripada air yang meresap, sehingga pelapukan kurang intensif.
6.      Waktu; Waktu yang cukup lama akan mengakibatkan pelapukan yang cukup intensif karena akumulasi unsur nikel cukup nikel.
Secara umum, endapan nikel laterit dibedakan menjadi beberapa lapisan, yaitu tanah penutup, limonit, saprolit, dan bedrock.
1.      Tanah penutup (Overburden)
Merupakan bagian yang paling atas dari suatu penampang laterit. Komposisinya adalah akar tumbuhan, humus, oksida besi dan sisa-sisa organik lainnya. Warna khas adalah coklet tua kehitaman dan bersifat gembur. Kadar nikelnya sangat rendah sehingga tidak diambil dalam penambangan.
2.      Limonit
Merupakan hasil pelapukan lanjut dari batuan beku ultrabasa. Komposisinya meliputi oksida besi yang dominan, goethit, dan magnetit. Dalam limonit dapat dijumpai adanya akar tumbuhan, meskipun dalam persentase yang sangat kecil. Kemunculan bongkah-bongkah batuan beku ultrabasa pada zona ini tidak dominan atau hampir tidak ada, umumnya mineral-mineral di batuan beku basa-ultrabasa telah terubah menjadi serpentin akibat pelapukan yang belum tuntas.
3.      Saprolit
Zona ini merupakan zona pengayaan unsure nikel. Komposisinya berupa oksida besi, serpentin sekitar <0,4 %, kuarsa magnetit dan tekstur batuan asal yang masih terlihat. Kemunculan bongkah-bongkah sangat sering dan pada rekahan-rekahan batuan asal dijumpai magnesit, serpantin, krisopras, dan garnierit. Bongkah batuan asal yang muncul pada umumnya memiliki kadar silikon dioksida (SiO2) dan magnesium oksida (MgO) yang tinggi serta nikel dan besi yang rendah.
4.      Batuan dasar (Bedrock)
Batuan dasar merupakan batuan asal dari nikel laterit yang umumnya berupa batuan beku ultrabasa, yaitu harzburnit dan dunit yang pada rekahannya telah terisi oleh oksida besi 5-10 %, garnierite minor dan silika > 35 %. Permeabilitas batuan dasar meningkat sebanding dengan intensitas serpentinisasi (http://digilib.its.ac.id/,2008).
      B.     X-Ray Fluorescence
X-Ray Fluorescence adalah alat yang dapat dipakai untuk mendeteksi unsur dan menentukan konsentrasinya. Fluoresensi (fluorescence) merupakan gejalan dimana suatu benda dapat memancarkan cahaya beberapa selang waktu kemudian setelah benda itu menerima cahaya dari luar atau menerima tembakan dari aliran partikel.
Unsur atom yang tereksitasi pada sampel akibat penembakan sinar-X dari sumber membangkitkan sinar-X dengan panjang gelombang tertentu. Prose ini disebut fluoresensi sinar-X. Karena panjang gelombang fluoresensi adalah karateristik dari unsur yang terksitasi, maka pengukuran panjang gelombang ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi unsur didalam sampel (Sasli, 2004).
            Gambar 1. Skema analisis menggunakan XRF
Gambar 1 memperlihatkan skema analisis dengan menggunakan XRF. Analisis menggunakan XRF dilakukan berdasarkan identifikasi dan pencacahan sinar-X karateristik yang terjadi dari peristiwa efek fotoloistrik saat electron dalam atom target terkena sinar berenergi tinggi. Bila energy sinar tersebut lebih tinggi dari pada energy ikat electron dalam orbit K, L atau M pada atom target, maka electron atom target akan keluar dari orbitnya. Dengan demikian, atom target akan mengalami kekosongan electron yang selanjutnya akan diisi eloh electron dari orbital yang lebih luar diikuti energy berupa sinar-X (http://www.ns.ui.ac.id/seminar2005/Data/JPC-03.pdf.2006).
Electron dapat menembus orbital atom  secara absorbs dari gelombang cahaya (foton) dengan energy yang cukup. Energy foton harus lebih besar dari pada energy electron yang berada pada inti atom. Apabila electron terdalamnya menumbuk atom, electron dari tingkat orbital yang mempunyai energy yang lebih besar akan mentransferkan energinya ke tingkat orbital yang mempunyai energy yang lebih rendah. Karena transisi tersebut, foton memungkinkan untuk dapat teremisi dari atom. Sinar fluoresensi ini terjadi akibat beda energy antara dua orbital yang terbentuk dari transisi electron. Karena beda energy antara dua kulit orbital khusus pada elemen selalu sama foton yang teremisi pada saat perpindahan antara dua tingkatan energy tersebut akan selalu mempunyai energy yang sama (http://www.learnxrf.com/basicxrfteori.htm,2007).
Sinar-X yang dihasilkan dari peristiwa di atas ditangkap oleh detector kemudian diproses sehingga menghasilkan spectrum sinar-X berupa gambar dua dimensi. Sumbu x (horizontal) berupa energy (keV) sedangkan sumbu y (vertical) berupa cacahan/intensitas unsur. Hasil yang diperoleh dari gambar spectrum memberikan informasi jenis unsur dalam sampel. Untuk memperoleh komposisi jumlah unsur dalam sampel, maka dilakukan analisis kuantitatif yang dinyatakan dalam prosentasi berat



PENENTUAN STRATIGRAFI KANDUNGAN NIKEL PADA SEDIMEN LATERIT




OLEH :
RUDI SURYADI
F1B1 08 034


PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HALUOLEO
KENDARI
2011

 
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN

      A.    Tempat Penelitian
Sampel diambil dari desa Torobulu, Kabupaten Konawe Selatan, Provinsi Sulawesi Tenggara. Preparasi sampel dilakukan di Laboratorium Pengujian dan Pengembangan Potensi ESDM Kendari.
      B.     Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini diperhatikan dalam table berikut :
Tabel 1. Alat yang digunakan
No
Alat
Manfaat
1.
Betel dan palu geologi
Untuk mengambil sampel dalam bentuk bongkahan
2.
Plastik
Untuk tempat sampel
3.
Spektrometer/XRF
Untuk menganalisis unsur
4.
Saringan
Untuk memisahkan sampel serbuk
5.
Mortar
Untuk menggerus sampel agar menjadi serbuk
6.
Meteran
Untuk mengukur kedalaman dan ketebalan lapisan sedimen laterit

Tabel 2. Bahan yang digunakan
No
Bahan
Manfaat
1.
Sedimen laterit
Sebagai sampel
2.
Polivin
Sebagai bahan pengeras sampel
3.
Borik
Sebagai pengalas sampel
4.
Tisu
Untuk membersihkan alat

     C.    Prosedur Penelitian
1.      Tahap Pengambilan Sampel
Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah sampel bantuan perlapisan sedimen laterit yang berasal dari daerah torobulu. Sampel bantuan sedimen laterit ini meliputi tanah penutup, limonit, samprolit, dan batuan induk atau bedrock yang diambil dalam bentuk bongkahan dengan menggunakan betel dan palu geologi dan diukur kedalaman.
2.      Tahap Preparasi Sampel
Adapun tahap preparasi sampel dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

a.       Pengerusan sampel
Pengerusan dilakukan dengan menggunakan mortar. Tujuan dari pengerusan ini adalah membuat sampel dalam bentuk serbuk yang sangat halus karena sampel yang dipakai dalam analisis XRF harus memiliki ukuran butiran yang sangat kecil.
b.      Penyaringan
Sampel yang telah menjadi serbuk diayak dengan menggunakan saringan ukuran 200 mesh. Pemilihan ukuran butiran tersebut sesuai dengan ukuran standar sampel agar dapat dianalisis  dengan spectrum XRF yaitu ukuran 200 mesh.
c.       Pembuatan Sampel dalam bentuk Press powder
Dalam membuat sampel press powder hal-hal yang dilakukan sebagai berikut:
1.      Menimbang sampel sebanyak 5 gram yang telah dimasukan kedalam gelas kaca kemudian menimbang polivin sebanyak 0,75 gram dan boric sebanyak 2 gram.
2.      Sampel dan polivin dimasukan kedalam mortar kemudian diaduk dengan tujuan agar sampel tercampur rata dengan polivin.
3.      Menempatkan ring press powder kedalam harsog kemudian memasukan borig ke ring press powder tersebut.
4.      Alat press powder (herzog) siap dioperasikan.
5.      Dalam waktu kurang lebih sepuluh detik sampel telah terbentuk press powder kemudian dimasukan kedalam oven selama 30 detik.

3.      Tahap Pengambilan dan Analisis Data
            Pada tahap pengambilan data dengan alat spectrummeter sampel yang telah berbentuk press powder diletakkan didalam holder. Setelah sampel siap holder dimasukan kedalam specimen chander kemudian ditutup. Alat spektrummeter siap untuk dioperasikan dengan terlebih dahulu memperhatikan koneksi alat spectrometer dengan computer.
Pengukuran XRF untuk sampel dilakukan pada kondisi yang sama yaitu dengan menggunakan spectrometer tipe Advant’ XP+. Keluaran spectrometer akan terekam dalam CPU yang telah diset bersamaan dengan proses pengambilan data. Data yang terekam berupa identitas (I) dan energy unsure (E). Data ini langsung dikonversi oleh alat dalam bentuk angka sehingga bentuk keluarannya berupa konsentrasi unsure. Hasil analisis XRF berupa persentase kandungan unsure dalam sedimen laterit. Presentase nikel selanjutnya diplot secara vertical terhadap kedalaman untuk melihat stratigrafi kendungan nikel.


No comments:

Post a Comment

Post a Comment