Dasar Dasar Mineralogi

DASAR-DASAR MINERALOGI Mineral Definisi mineral didasarkan pada 5 ketentuan umum yaitu : 1. 2. 3. 4.

5. 6.

merupakan mineral alami. umumnya anorganik. mempunyai sifat fisis dan kimia tetap berupa unsur tunggal atau persenyawaan yang tetap homogen (tidak dapat diurai dengan proses fisis) Dapat berupa padat, cair (HgS, H2O) dan gas (H2S, CO2, CH4)

mineral adalah elemen atau komponen kimiawi yang umumnya kristalin dan terbentuk sebagai hasil dari proses geologi (Nickel, E. H., 1995). Mineral adalah bahan alam yang umumnya anorganik dengan komposisi kimia dan kondisi fisik yang tertentu (O' Donoghue, 1990).

Benda padat homogen terdapat di alam terbetun secara anorganik, mempunyai komposisi kimia tertentu & mempunyai susunan atom yg teratur (L.G. Berry & B. Mason, 1959) Bahan padat dgn struktur homogen mempunyai kompisisi kimia tertentu, dibentuk oleh proses alam yg anorganik (Whitten & J.R.V. Brooks, 1972) zat atau bahan yg homogen mempunyai komposisi kimia tertentu dan mempunyai sifat-sifat tetap, dibentuk di alam dan bukan hasil suatu kehidupan (A.W.R. Potter & H. Robinson, 1977) Secara umum mineral adalah zat atau benda yang terbentuk oleh proses alam, biasanya bersifat padat serta tersusun atas komposisi kimia tertentu. Mineral pada umumnya anorganik.

klasifikasi mineral yang biasa digunakan adalah klasifikasi dari Dana, yang mendasarkan pada kemiripan komposisi kimia dan struktur kristalnya, yaitu: a.

Unsur (native element), hanya memiliki satu unsur kimia, sifat dalam umumnya mudah ditempa dan/atau dapat dipintal, seperti emas, perak, tembaga, arsenik, bismuth, belerang, intan, dan grafit.

b.

Mineral sulfida atau sulfosalt, merupakan kombinasi antara logam atau semi-logam dengan belerang (S), misalnya galena (PbS), pirit (FeS2), proustit (Ag3AsS3), dll

c.

Oksida dan hidroksida, merupakan kombinasi antara oksigen atau hidroksil/air dengan satu atau lebih macam logam, misalnya magnetit (Fe3O4), goethit (FeOOH).

d.

Haloid,

dicirikan

oleh

adanya

dominasi

dari

ion

halogenida

yang

elektronegatif, seperti Cl, Br, F, dan I. Contoh mineralnya: halit (NaCl), silvit (KCl), dan Fluorit (CaF2). e.

Nitrat, karbonat dan borat, merupakan kombinasi antara logam/semilogam dengan anion komplek, CO3 atau nitrat, NO3 atau borat (BO3). Contohnya: kalsit (CaCO3), niter (NaNO3), dan borak (Na2B4O5(OH)4 . 8H2O).

f.

Sulfat, kromat, molibdat, dan tungstat, dicirikan oleh kombinasi logam dengan anion sulfat, kromat, molibdat, dan tungstat. Contohnya: barit (BaSO4), wolframit ((Fe,Mn)Wo4)

g.

Fosfat, arsenat, dan vanadat, contohnya apatit (CaF(PO4)3), vanadinit (Pb5Cl(PO4)3)

h.

Silikat, merupakan mineral yang jumlah meliputi 25% dari keseluruhan mineral yang dikenal atau 40% dari mineral yang umum dijumpai. Kelompok mineral ini mengandung ikatan antara Si dan O. Contohnya: kuarsa (SiO2), zeolit-Na (Na6[(AlO2)6(SiO2)30] . 24H2O).

Table 1. Mineral yang umum dijumpai pada batuan volkanik _________________________________________________________________ Mineral berwarna terang (formula) Mineral berwarna gelap(formula) __________________________________________________________________ Feldspar: Plagioclase Orthoclase Anorthoclase Quartz Nepheline

(Ca,Na)AlSi3O8 KAlSiO8 (K,Na)AlSi3O8 SiO2 NaAlSiO4

Olivine Pyroxene: Hypersthene Pigeonite Augite Biotite Magnetite Hematite

(Mg,Fe)2SiO4 Mg,Fe)SiO3 (Mg,Fe)SiO3 Ca(Mg,Fe)Si2O6(Al,Fe)2O3 K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2 Fe3O4 Fe2O3

Komposisi kimia

Sistem kristal

Nama mineral

Ca Co3

Rombohedral

Kalsit

Ca Co3

Ortorombik

Aragonit

PbS

Isometrik

Galena

Fe2O3

Rombohedral

Hematit

Fe2O4

Isometrik

Magnetit

NaCl

Isometrik

Halit

CaSO4

Ortorombik

Anhidrit

CaSO4 . 2H2O

Monoklin

Gipsum

C

Isometrik

Intan

C

Heksagonal

Grafit

FeS2

Isometrik

Pyrit

FeS

Heksagonal

Pyrotit

Identifikasi Mineral Identifikasi mineral dapat dilakukan berdasarkan sifat-sifat fisik mineral, diantaranya : I. Kekerasan (hardness) Merupakan sifat ketahanan mineral terhadap goresan. Parameter yang biasa digunakan adalah Skala Mohs. Untuk standar kekerasan biasa digunakan 10 pembagian skala dimana skala 1 adalah mineral paling lunak dan skala 10 adalah mineral paling keras. Tabel 2. Skala Mohs Nama Mineral Talk Gypsum Kalsit Flourit Apatit Ortoklas/Felspar Kuarsa Topaz Corundum Diamond

Rumus Kimia Mg3Si4O10(OH)2 CaSO42H2O CaCO3 CaF2 Ca5(FCl)(PO4)3 KAlSi3O8 SiO2 (Al2F)2SiO4 Al2O3 C

Catatan : 1 – 2 dapat digores dengan kuku 3 – 5 dapat digores dengan paku 6 – 9 dapat digores dengan kaca 10 dapat menggores semua benda

Kekerasan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Keterangan Ditekan jari Digores kuku Menggoges kuku Perunggu Pisau baja Kikir Baja Baja dapat digores Baja dapat digores Semua benda dapat digores

Gambar 2. Hubungan belahan dan kekerasan mineral II. Berat jenis

Cara pengukuran berat jenis mineral ada bermacam-macam, diantaranya dengan menimbang mineral tersebut dan memperbandingkannya dengan volume. ρ = m/v ρ = massa jenis m = berat (gr) v = volume (cm3) Tabel 3. berat jenis mineral Massa Jenis < 2,7 2,7 – 3,0 3,1 – 3,3 3,4 – 4,0 > 4,0

Klasifikasi Ringan Sedang Berat Amat berat Teramat berat

Contoh Kuarsa Mika Tourmalin Olivin Zircon

III. Kilap (luster) Kenampakan permukaan mineral Yang ditunjukkan oleh pantulan cahaya yang diterima. Dibagi menjadi : 1. Kilap Logam --------- pada mineral-mineral mengandung logam Mineral-mineral berindeks bias 3 atau lebih contoh : Galena, Sulphide, Pirit 2. Kilap bukan Logam Mineral-mineral berindeks bias kurang dari 2,5 a. Kilap kaca (vitreous luster) memberikan kesan seperti kaca misalnya: kalsit, kuarsa, halit. b. Kilap intan (adamantine luster) memberikan kesan cemerlang seperti intan, contohnya intan, zircon c. Kilap sutera (silky luster) memberikan kesan seperti sutera, umumnya terdapat pada mineral yang mempunyai struktur serat, seperti asbes, aktinolit, gipsum d. Kilap damar (resinous luster) memberikan kesan seperti damar, contohnya: sfalerit dan resin e. Kilap mutiara (pearly luster) memberikan kesan seperti mutiara atau seperti bagian dalam dari kulit kerang, misalnya talk, dolomit, muskovit, dan tremolit. f. Kilap lemak (greasy luster) menyerupai lemak atau sabun, contonya talk, serpentin g. Kilap tanah (earthy) atau kirap guram (dull) kenampakannya buram seperti tanah, misalnya: kaolin, limonit, bentonit.

Gambar 2. Macam-macam kilap

IV. Warna Adalah kesan mineral jika terkena cahaya.

2.

Warna mineral dapat dibedakan menjadi dua: 1. idiokromatik bila warna mineral selalu tetap, umumnya dijumpai pada mineral-mineral yang tidak tembus cahaya (opaque) Sulfur --------- kuning

Magnetit ------ hitam

Pirit ----------- kuning loyang

alokromatik bila warna mineral tidak tetap dapat berubah-ubah, tergantung dari material pengotornya. Umumnya terdapat pada mineral-mineral yang tembus cahaya, seperti kuarsa, kalsit. Halite --------- abu-abu, biru, kuning, coklat

Kuarsa --------- violet (amethyst), merah muda, coklat-hitam

Faktor yang mempengaruhi warna : a. Kompiosisi kimia Chlorite - hijau Albite --- Putih b. Struktur kristal dan ikatan atom Intan - tak berwarna -- Isometric Graphite -- hitam -- hexagonal c. Pengotoran dari mineral Silika -- tak berwarna -- Jasper - merah Chalsedon  kecoklatan V. Belahan (Cleavage) Adalah kenampakan mineral berdasarkan kemampuannya membelah melalui bidang-bidang belahan yang rata dan licin. Bidang belahan umumnya sejajar dengan bidang tertentu dari mineral tersebut. Kecenderungan mineral untuk memebelah diri pada satu arah tertentu atau lebih dan membentuk bidang belahan.

Belahan dibagi berdasarkan bagus tidaknya permukaan bidang belahan, yaitu : a. Sempurna (perfect), bila bidang belahan sangat rata, bila pecah tidak melalui bidang belahan agak sukar (kalsit, galena, halite) b. Baik (good), bidang belahan rata, tetapi tidak sebaik yang sempurna, masih dapat pecah pada arah lain (felspar, diopsit) c. Jelas (distinct), bidang belahan jelas, tetapi tidak begitu rata, dapat dipecah pada arah lain dengan mudah (hornblende, staurolite) d. Tidak jelas (indistinct), dimana kemungkinan untuk membentuk belahan dan pecahan akibat adanya tekanan adalah sama besar (Platina, emas) e. Tidak sempurna (imperfect), dimana bidang belahan sangat tidak rata, sehingga kemungkinan untuk membentuk belahan sangat kecil daripada untuk membentuk pecahan (apatit, casiterit). Contoh : • Muscovit dan biotit, mempunyai kecenderungan untuk membelah diri satu arah, dimana dapat terbelah menjadi lempeng-lempeng tipis. • Augite, mempunyai belahan dua arah tegak lurus • Hornblende, mempunyai belahan dua arah membentuk sudut 124. • Kalsit, mempunyai belahan tiga arah yang saling tidak tegak lurus.

Gambar 10. Belahan pada mineral dengan system tertentu

VI. Pecahan (Fracture) Adalah kemampuan mineral untuk pecah melalui bidang yang tidak rata dan tidak teratur. Pecahan dapat dibedakan menjadi: a. pecahan konkoidal, bila memperlihatkan gelombang yang melengkung di permukaan atau seperti botol atau kulit bawang. (kuarsa, obsidian) b. pecahan berserat/fibrus(splintery), bila menunjukkan kenampakan seperti serat, contohnya asbes, augit; c. pecahan tidak rata (uneven), bila memperlihatkan permukaan yang tidak teratur dan kasar, misalnya pada garnet;

d. pecahan rata (Even), bila permukaannya rata dan cukup halus, contohnya: mineral lempung; e. pecahan runcing, bila permukaannya tidak teratur, kasar, dan ujungnya runcing-runcing, contohnya mineral kelompok logam murni; f. tanah(earthy), bila kenampakannya seperti tanah, contohnya mineral lempung.

VII. Daya Tahan Terhadap Pukulan (Tenacity) Daya Tahan mineral terhadap pemecahan, pembengkokan, penghancuran dan pemecahan. Macamnya : a. Brittle, mineral mudah hancur menjadi tepung halus (kalsit, kuarsa, hematit) b. Sectile,

mineral

mudah

terpotong

pisau

tapi

tidak

berkurang

menjadi tepung (gypsum) c. Malleable, mineral jika ditempa palu menjadi pipih (Au, Ag) d. Ductile, mineral jika ditarik tambah panjang dan jika dilepaskan tidak kembali seperti semula (copper, olivine) e. Flexible, mineral dapat dilengkungkan dengan mudah (Talk, mika) f. Elastic, mineral merenggang jika ditarik dan jika dilepaskan kembali seperti semula (muscovite, hematite tipis)

IIX. Gores (streak) Merupakan warna asli dari mineral apabila mineral ditumbuk sampai halus. Merupakan warna mineral dalam bentuk serbuk yaitu dengan menggoreskan mineral pada keping porselen kasar. Contoh : • Warna kuning pada Pirit bila diasah memberi gores warna hitam • Warna kehitaman pada Hematit bila diasah memberi gores warna merah hati

• Gores tidak berwarna pada Biotit • Gores berwarna putih pada orthoklas

IX. Sifat Kemagnetan Semua mineral menunjukkan sifat magnetis meskipun untuk mengukurnya membutuhkan alat yang khusus. Terbagi atas : a. Paramagnetit (magnetit), mineral mempunyai gaya tarik terhadap magnet (magnetit, pyrotit) b. Diamagnetit (nonmagnetit), mineral mempunyai gaya tolak terhadap magnet

X. Derajat Ketransparanan Sifat ini tergantung pada kemempuan mineral mentransmisikan cahaya. Dibedakan atas : a. Opaque mineral, mineral tdk tembus cahaya meskipun dalam bentuk helaian yang tipis (logam mulia, belerang) b. Transparent mineral, mineral tembus pandang seperti kaca biasa (batubatu kirstal) c. Translucent mineral, tembus cahaya taoi tidak tembus pandang (kalsdon, gypsum, opal) d. Mineral-mineral tidak tembus pandang dalam bentuk pecahan tetapi tembus cahaya pada lapisan tipis (feldspar, karbonat, silica)

KRISTALOGRAFI Kristalografi adalah suatu cabang dari mineralogi yang mempelajari sIstem-sistem kristal. Suatu kristal dapat didefinisikan sebagai padatan yang secara esensial mempunyai pola difraksi tertentu (Senechal, 1995 dalam Hibbard,2002). KRISTAL Bahan padat homogen, biasanya anisotrop dan tembus air serta menuruti hukum-hukum ilmu pasti sehingga susunan bidang-bidangnya mengikuti hokum geometri, jumlah dan kedudukan dari bidangnya tertentu dan teratur.

Bahan padat homogen : a. Tidak termasuk didalamnya cair dan gas b. Tidak dapat diuraikan menjadi senyawa lain yang lebih sederhana dengan proses fisika

A. Geometri kristalografi Sumbu Kristalografi : Suatu garis lurus yang dibuat melalui pusat kristal. • Kristal mempunyai bentuk 3D (panjang, lebar dan tinggi) •

Sudut Kristalografi : • Sudut ά > yang dibentuk antara sb b dan sb c • Sudut β > yang dibentuk sb a dan sb c • Sudut γ > yang dibentuk antara sb b dan sb a

Gambar 2. 7 Prinsip letak bidang kristal terhadap sumbu B. Sistem kristalografi Sistem kristalografi dibagi menjadi 7 sistem didasarkan pada : 1. Perbandingan panjang sumbu-sumbu kristalografi 2. Letak atau posisi sumbu-sumbu kristalografi 3. Jumlah sumbu kristalografi 4. Nilai sumbu C atau Sb Vertikal

7 Sistem Kristal : 1. Sistem Regulair/isometric/ kubus/kubik/tesseral

* Jumlah sumbu kristalnya 3 dan saling tegak lurus satu dengan yang lainnya. * Masing-masing sumbu sama panjangnya.(sb a = b = c) - Disebut jg sb a * sudut α = β = γ

2. Sistem tetragonal/Quadratic •

•

Sb a = b ≠ c Sb a = b -- sb a Sb c lebih panjang --columnar/panjang Sb c lebih pendek -- stout/gemuk sudut α = β = γ = 90º

scheelite

3. Sistem rombic/ orthorombis/ prismatic /trimetric •

•

Sb a ≠ b ≠ c Sb c adalah sumbu terpanjang (sb basal/vertical) Sb b adalah sb macro Sb a adalah sumbu terpendek (sb brachy) sudut α = β = γ = 90º

4. Sistem heksagonal •

Sb a = b = d ≠ c

• • • • •

Sistem ini mempunyai empat sumbu kristal sumbu c tegak lurus terhadap ketiga sumbu yang lain. Sumbu a, b, dan d masing-masing saling membentuk sudut 120º satu terhadap yang lain Sumbu a, b, dan d mempunyai panjang yang sama. Sedangkan panjang c berbeda, dapat lebih panjang atau lebih pendek (umumnya lebih panjang).

GAMBAR 4: vanadinit, dan kuarsa

5. Sistem trigonal/rhombohedral

• Beberapa ahli memasukkan sistem ini ke dalam sistem heksagonal • Demikian pula cara penggambarannya juga sama. • Perbedaannya bila pada trigonal setelah terbentuk bidang dasar, yang berbentuk segienam kemudian dibuat segitiga degan menghubungkan dua titik sudut yang melewati satu titik sudutnya.

kalsit

• 6. Sistem monoklin/oblique/clinorombic

Monoklin artinya hanya mempunyai satu sumbu yang miring dari tiga sumbu yang dimilikinya. • Sumbu a tegak lurus terhadap sumbu b; • b tegak lurus terhadap c, • tetapi sumbu c tidak tegak lurus terhadap sumbu a. • Ketiga sumbu tersebut mempunyai panjang yang tidak sama, • umumnya sumbu c yang paling panjang dan sumbu b yang paling pendek.

•

• •

Sb a ≠ b ≠ c Sb a = sb clino Sb cb = sb ortho sudut α = γ = 90º β ≠ 90º

mineral krokoit

7. Sistem triklin Sistem ini mempunyai tiga sumbu yang satu dengan lainnya tidak saling tegak lurus.

Demikian juga panjang masing-masing sumbu tidak sama.

• •

Sb a ≠ b ≠ c sudut α ≠ β ≠ γ ≠ 90º

rodokrosit.

3. Unsur-unsur simetri kristal Dari masing-masing sistem kristal dapat dibagi lebih lanjut menjadi klas-klas

kristal yang jumlahnya 32 klas. Penentuan klas-klas kristal tergantung dari banyaknya unsur-unsur simetri yang terkandung di dalamnya. Unsur-unsur simetri tersebut meliputi: 1. bidang simetri 2. sumbu simetri 3. pusat simetri 3.1 Bidang simetri Bidang simetri adalah bidang bayangan yang dapat membelah kristal menjadi dua bagian yang sama, dimana bagian yang satu merupakan pencerminan dari yang lain. Bidang simetri ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu bidang simetri aksial dan bidang simetri menengah. 1. Bidang simetri aksial bila bidang tersebut membagi kristal melalui dua sumbu

utama (sumbu kristal). a. bidang simetri vertikal, yang melalui sumbu vertikal b. bidang simetri horisontal, yang berada tegak lurus terhadap sumbu 2. Bidang simetri menengah adalah bidang simetri yang hanya melalui satu sumbu kristal. Bidang simetri ini sering pula dikatakan sebagai bidang siemetri diagonal. 3.2 Sumbu simetri

Sumbu simetri adalah garis bayangan yang dibuat menembus pusat kristal, dan bila kristal diputar dengan poros sumbu tersebut sejauh satu putaran penuh akan didapatkan beberapa kali kenampakan yang sama. Sumbu simetri dibedakan menjadi tiga, yaitu gire, giroide dan sumbu inversi putar. Ketiganya dibedakan berdasarkan cara mendapatkan nilai simetrinya. 1. Gire, atau sumbu simetri biasa, cara mendapatkan nilai simetrinya adalah dengan memutar kristal pada porosnya dalam satu putaran penuh. Bila terdapatdua kali kenampakan yang sama dinamakan digire, bila tiga trigire (4),empat tetragire (3), heksagire (9) dan seterusnya. 2. Giroide adalah sumbu simetri yang cara mendapatkan nilai simetrinya dengan memutar kristal pada porosnya dan memproyeksikannya pada bidanghorisontal. Dalam gambar, nilai simetri giroide disingkat tetragiroide dan heksagiroide. 3. Sumbu inversi putar adalah sumbu simetri yang cara mendapatkan nilai simetrinya dengan memutar kristal pada porosnya dan mencerminkannya

melalui pusat kristal. Penulisan nilai simetrinya dengan cara menambahkan bar pada angka simetri itu.

3.3

Pusat simetri Suatu kristal dikatakan mempunyai pusat simetri bila kita dapat membuat garis bayangan tiap-tiap titik pada permukaan kristal menembus pusat kristal dan akan menjumpai titik yang lain pada permukaan di sisi yang lain dengan jarak yang sama terhadap pusat kristal pada garis bayangan tersebut. Atau dengan kata lain, kristal mempunyai pusat simetri bila tiap bidang muka kristal tersebut mempunyai pasangan dengan kriteria bahwa bidang yang berpasangan tersebut berjarak sama dari pusat kristal, dan bidang yang satu merupakan hasil inversi melalui pusat kristal dari bidang pasangannya.

Gambar 11. Klasifikasi mineral yang lebih lunak dibanding mineral gelas

Gambar 11. Klasifikasi mineral yang lebih keras dibanding mineral gelas

Bowen’s Reaction Series Seri Reaksi Bowen menggambarkan proses pembentukan mineral pada saat pendinginan magma dimana ketika magma mendingin, magma tersebut mengalami reaksi yang spesifik. Dan dalam hal ini suhu merupakan faktor utama dalam pembentukan mineral. Tahun 1929-1930, dalam penelitiannya Norman L. Bowen menemukan bahwa : a. mineral-mineral terbentuk dan terpisah dari batuan lelehnya (magma) dan mengkristal sebagai magma mendingin (kristalisasi fraksional). b. Suhu magma dan laju pendinginan menentukan ciri dan sifat mineral yang terbentuk (tekstur, dll). c. laju pendinginan yang lambat memungkinkan mineral yang lebih besar dapat terbentuk.

Seri Reaksi Bowen 1. Deret Continuous a. Deret ini mewakili pembentukan feldspar plagioclase. b. Dimulai dengan feldspar yang kaya akan kalsium (Ca-feldspar, CaAlSiO) c. berlanjut reaksi dengan peningkatan bertahap dalam pembentukan natrium yang mengandung feldspar (Ca–Na-feldspar, CaNaAlSiO) sampai titik kesetimbangan tercapai pada suhu sekitar 9000C. d. Saat magma mendingin dan kalsium kehabisan ion, feldspar didominasi oleh pembentukan natrium feldspar (Na-Feldspar, NaAlSiO) hingga suhu sekitar 6000C feldspar dengan hampir 100% natrium terbentuk. 2. Deret Discontinuous a. deret ini mewakili formasi mineral ferro-magnesium silicate b. satu mineral berubah menjadi mineral lainnya pada rentang temperatur tertentu dengan melakukan reaksi dengan sisa larutan magma. c. Diawali dengan pembentukan mineral Olivine yang merupakan satu-satunya mineral yang stabil pada atau di bawah 18000C. d. Ketika temperatur berkurang Pyroxene menjadi stabil (terbentuk). 0 e. mineral yang mengandung kalsium (CaFeMgSiO) terbentuk pada 1100 C 0 f. pada kisaran suhu 900 C Amphibole terbentuk. Sampai pada suhu magma mendingin di 6000C Biotit mulai terbentuk.

g. Bila proses pendinginan yang berlangsung terlalu cepat, mineral yang telah ada tidak dapat bereaksi seluruhnya dengan sisa magma yang menyebabkan mineral yang terbentuk memiliki rim (selubung). h. Rim tersusun atas mineral yang telah terbentuk sebelumnya, misal Olivin dengan rim Pyroxene. i. Deret ini berakhir dengan mengkristalnya Biotite dimana semua besi dan magnesium telah selesai dipergunakan dalam pembentukan mineral. 3. Apabila kedua jalur reaksi tersebut berakhir dan seluruh besi, magnesium, kalsium dan sodium habis, secara ideal yang tersisa hanya potassium, aluminium dan silica. Semua unsur sisa tersebut akan bergabung membentuk Othoclase Potassium Feldspar. Dan akan terbentuk mika muscovite apabila tekanan air cukup tinggi. Sisanya, larutan magma yang sebagian besar mengandung silica dan oksigen akan membentuk Quartz (kuarsa).

Deret Continuous

Gambar 1. Mineral-mineral penyusun batuan (Bowen’s Reaction Series)