TINJAUAN PUSTAKA Batuan Batuan yang terdapat

TINJAUAN PUSTAKA
Batuan
Batuan yang terdapat di permukaan bumi sangat bervariasi jenis dan
kepadatannya. Batuan beku merupakan penyusun utama kerak bumi, tetapi batuan
sedimen merupakan penyusun permukaan bumi yang paling luas penyebarannya
secara horisontal. Penyebaran batuan metamorf tidak seluas batuan beku dan
sedimen kerena batuan ini terbentuk jauh di bawah permukaan bumi dan hanya
berhubungan dengan proses tektovulkanisme. Batuan terjadi dalam kondisi
berbagai pembentukan. Lingkungan pembentukan batuan dipengaruhi oleh pH,
komposisi magma asal (batuan beku), komposisi batuan asal (sedimen dan
metamorf),
temperatur
pembentukan,
proses
dekomposisi
(rekristalisasi,
lithifikasi), tekanan dan waktu. Pembentukan dan penyebarannya di permukaan
bumi memerlukan berbagai proses geologi. Batuan beku memerlukan proses
tektovulkanisme, batuan sedimen proses sedimentasi dan tektonik, batuan
metamorf proses pembebanan dan tektonik. Tekstur dan komposisi mineral batuan
beku pada suatu daerah, dapat sama dan dapat berbeda, tergantung dari
temperatur, larutan kimia (fluida), konsentrasi, komposisi host rock dan waktu
pembentukannya (Browne, 1991 dalam Corbett dan Leach 1996).
Batuan Beku
Batuan beku (igneous rock) adalah batuan yang terbentuk dari hasil
pembekuan magma pada temperatur 600oC – 1500oC. Menurut Travis (1955),
berdasarkan sifat kimia dan komposisi mineralnya, batuan beku dibagi atas:
1. Batuan beku ultra basa; dengan kandungan mineral: Olivin dan CaPlagioklas. Memberikan warna yang gelap. Contoh batuannya Peridotit.
2. Batuan beku basa; dengan kandungan mineral: Ca-Plagioklas, Piroksin.
Memberikan warna yang gelap. Contoh batuannya: Gabro dan Basalt.
3. Batuan beku intermediet; dengan kandungan mineral: Biotit, Ca – Na
Plagioklas, Hornblende/Amfibol. Contoh batuannya: Diorit dan Andesit.
4. Batuan beku masam; dengan kandungan mineral: Kuarsa, K – Feldspar.
Memberikan warna yang terang. Contoh batuannya: Granit dan Riolit.
4
Berdasarkan tempat terbentuknya batuan beku dibagi atas:
1. Batuan beku luar/ekstrusif/eruptif (vulcanic rocks), memiliki tekstur
holohialin.
2. Batuan beku korok/gang (hypabysal rocks), memiliki tekstur hipokristalin.
3. Batuan
beku
dalam/intrusif
(plutonic
rocks),
memiliki
tekstur
holokristalin.
Tingkat pelapukan batuan beku dipengaruhi oleh perbedaan lingkungan
pembentukan dengan iklim (suhu) kepadatannya. Semakin berbeda lingkungan
pembentukannya dengan lingkungan sekarang, akan semakin mudah lapuk.
Batuan beku yang bertekstur holohialin lebih mudah melapuk dibanding yang
bersifat hipokristalin dan holokristalin.
Sistematika Mineral pada Batuan
Mineral-mineral penyusun batuan memiliki kesamaan fisik dan sifat fisik,
sehingga memungkinkan dilakukan penggolongan. Penggolongan mineral ke
dalam suatu sistematika dikemukakan oleh Berzellius berdasarkan kelompok
anion dan kation yang sama dalam kelompok besar yang disebut kelas. Klasifikasi
mineral berdasarkan kelas atau golongan terdiri dari golongan unsur, golongan
oksida, golongan hidroksida, golongan sulfida, golongan halida, golongan
karbonat, golongan sulfat, golongan fosfat dan golongan silikat. (Tan, 2003).
Golongan Karbonat
Mineral golongan karbonat dicirikan oleh kompleks anion CO32-. Mineral
karbonat yang penting dibagi atas tiga grup yaitu grup Kalsit, Aragonit dan
dolomit. Pada grup Kalsit, setiap atom O akan terikat pada dua atom Ca dan setiap
atom Ca akan terikat pada delapan atom O (Hurlbut and Klein, 1977). Kelarutan
mineral Kalsit bervariasi tergantung pada tekanan CO2 dan konsentrasi H+ dalam
larutan (Krauskopf, 1967 dalam Birkeland, 1974). Peningkatan tekanan CO2 dan
konsentrasi ion H+ akan meningkatkan laju peruraian Kalsit dan Aragonit serta
(CaMg)(CO3)2 dari golongan Dolomit. Kalsium karbonat (CaCO3) berada dalam
bentuk (a) partikel dan fragmen yang berbeda dari bahan organik atau inorganik,
(b) material mikrokristalin yang terbentuk dari lumpur karbonat, (c) pengendapan
5
oleh proses inorganik yang tersementasi secara kasar atau halus (Brownlow,
1979).
Golongan Silikat
Silika merupakan penyusun utama kerak bumi (Holmes, 1964). Kombinasi
silika dengan unsur lain membentuk golongan silikat. Mineral golongan silikat
dikelompokkan berdasarkan perbandingan unsur silikon dan oksigen. Mineral
silikat terbagi dua jenis, yaitu silikat primer dan mineral silikat sekunder
(Loughnan, 1969). Mineral silikat primer adalah mineral silikat yang terbentuk
dari hasil pembekuan magma, contohnya grup mineral Piroksin, sedangkan
mineral silikat sekunder terbentuk dari hasil pelapukan batuan atau dari hasil
ubahan mineral primer, contohnya grup mineral liat (clay).
Menurut Loughnan (1969) dalam struktur silikat, oksigen merupakan
anion yang paling penting. Ikatan antara kation dan oksigen meningkat sesuai
dengan jarak radius kation dan oksigen maka ikatan mineralnya akan semakin
kuat.
Mineral silikat didominasi oleh unsur Si, Al dan O ditambah unsur-unsur
lain seperti K, Na, Ca, Mg, Fe. Unsur Si dengan angka koordinasi empat akan
berikatan dengan oksigen membentuk kisi tetrahedra SiO4. Kisi tetrahedra di
dalam mineral akan membentuk rantai tetrahedra melalui penggunaan secara
bersama atom oksigen pada sudut-sudutnya. Berdasarkan susunan SiO4 di dalam
struktur mineral, dikenal enam tipe silikat (Tan, 2003), yaitu:
1. Siklosilikat: lingkar tertutup atau lingkar ganda dari tetrahedra (SiO3,
Si2O5). Struktur kelompok ini dicirikan oleh lingkaran heksagonal yang
beranggota enam tetrahedra yang dihubungkan satu sama lain oleh kation
seperti Mg, Na dan/atau Fe. Ikatan yang dihubungkan oleh kation tersebut
merupakan titik lemah mineral Turmalin, namun karena banyaknya ikatan
Si-O mineral ini relatif stabil.
2. Inosilikat: rantai tunggal atau ganda dari tetrahedra (SiO3, Si4O11).
Kelompok ini dalam strukturnya mempunyai silika rantai tunggal
(Piroksen) dan rantai ganda (Amfibol) dihubungkan satu sama lain oleh
ikatan Ca-O, Mg-O dan/atau Fe-O, mineral ini cenderung cepat terlapuk.
6
3. Nesosilikat: tetrahedra SiO4 terpisah. Kelompok ini terdiri atas tetrahedra
tunggal yang dihubungkan satu sama lain oleh ion Mg2+ dan Fe2+. Ikatan
Mg-O dan Fe-O merupakan ikatan yang lemah. Kepekaan mineral ini
terhadap pelapukan bervariasi satu sama lain, misalnya Amfibol dan
Olivin. Susunan atom oksigen yang padat misalnya pada atom zirkon
mengakibatkan mineral ini relatif keras, sementara pada atom olivin
susunan oksigennya relatif lebih renggang membuat mineral ini cepat
terlapuk.
4. Filosilikat: lembar tetrahedra (Si2O5). Rangkaian lembar tetrahedra silika
dengan oktahedra aluminiun melalui penggunaan secara bersama atom
oksigen. Penghancuran mineral biasanya terjadi melalui pemaksa-pisahan
ikatan Al-O dalam posisi tetrahedra dan oktahedra. Mineral Biotit dan
Muskovit merupakan contoh dari kelompok ini.
5. Sorosilikat: dua atau lebih tetrahedra berangkai (Si2O7, Si5O16). Tetrahedra
silika secara tersendiri dan yang terangkai terbentuk melalui penggunaan
secara bersama atom oksigen. Mineral Epidot agak sukar terlapuk, namun
subsitusi isomorfik membuat mineral ini peka terhadap pelapukan.
6. Tektosilikat: jaringan tetrahedra (SiO2). Mineral ini dianggap sebagai
larutan padat dengan bentuk jaringan tetrahedra silika, yang celahcelahnya ditempati oleh Na, Ca dan sebagainya. Kerapatan susunan atom
dalam strukturnya menyebabkan tingkat ketahanan bervariasi. Subsitusi Si
oleh Al dalam menyebabkan mineral Plagioklas lebih lemah dari mineral
K-Feldspar.
Lignit
Lignit dikenal dengan nama batubara muda, batubara coklat (brown coal)
dan leonardite (Karr, 2001). Lignit terbentuk dari proses akumulasi bahan organik
dalam
jumlah
yang
berlebih,
tergenang,
mengalami
dekomposisi
dan
pengompakan (consolidated) (Lawson dan Stewart, 1989). Proses perubahan
material organik menjadi lignit terjadi melalui dua fase pembentukan. Fase
pertama adalah proses akumulasi bahan organik dalam lingkungan yang
tergenang. Kemudian oleh aktivitas mikroba, akumulasi bahan organik mengalami
proses dekomposisi (humifikasi). Dekomposisi bahan organik ini merupakan
7
proses pembentukan bahan gambut. Pada fase kedua, bahan gambut yang telah
terbentuk mengalami proses penimbunan oleh material sedimen (sedimentasi),
sehingga bahan gambut mengalami pemanasan hingga mencapai suhu ≥ 2000C.
Dari proses pematangan tersebut batubara diklasifikasikan menjadi 4 tingkatan
(Sembiring 2006), yaitu:
1. Batubara antrasit, merupakan batubara yang tingkat kematangannya paling
tinggi dan nilai kalorinya berada > 7100 kal/gram.
2. Batubara bituminous, memiliki nilai kalori 6100-7100 kal/gram.
3. Batubara sub bituminous, memiliki nilai kalori 5100-6100 kal/gram.
4. Batubara lignit, merupakan batubara yang tingkat kematangannya paling
rendah dan memiliki nilai kalori < 5100 kal/gram.
Senyawa Humat
Bahan organik di dalam tanah sering dipisahkan menjadi bahan
terhumifikasi dan tak terhumifikasi. Bahan-bahan tak terhumifikasi adalah
senyawa-senyawa dalam tanaman dan organisme lain dengan karakteristik yang
jelas seperti karbohidrat, asam amino, protein, lipid, asam nukleat dan lignin.
Tidak semua senyawa-senyawa tersebut terkena reaksi-reaksi degradasi dan
dekomposisi, ada yang dijerap oleh komponen anorganik tanah, seperti liat atau
senyawa-senyawa tersebut berada dalam kondisi anaerobik. Di dalam kondisikondisi semacam ini, senyawa tersebut lebih terlindungi dari dekomposisi. Fraksi
terhumifiksai dikenal sebagai humus, atau sekarang lebih dikenal dengan senyawa
humat dan dianggap sebagai hasil akhir dekomposisi bahan tanaman di dalam
tanah (Tan, 2003). Istilah asam humat berasal dari Berzellius pada tahun 1830,
yang menggolongkan fraksi senyawa humat tanah ke dalam : (1) asam humat,
yakni fraksi yang larut dalam basa. (2) asam krenik dan apokrenik, yakni fraksi
yang larut dalam air, dan (3) humin, yakni bagian yang tidak dapat larut dan
lembam (inert). Oleh Mulder pada tahun 1840 asam humat disebut juga asam
ulmat, sedangkan humin disebut juga ulmin. Kemudian pada tahun 1912, Oden
mengusulkan penggunaan nama asam fulvat menggantikan istilah asam krenik
dan apokrenik. Kini senyawa-senyawa humat didefinisikan sebagai bahan
8
koloidal yang bersifat amorf, berwarna kuning hingga coklat hitam dan
mempunyai berat molekul relatif lebih tinggi (Tan, 2003).
Senyawa humat tidak hanya di dalam tanah, tetapi juga terdapat di dalam
batuan, endapan sedimen sungai, laut dan danau. Berdasarkan hal tersebut
senyawa humat diklasifikasikan ke dalam 5 tipe (Tan, 2003), yaitu:
1. Senyawa humat yang berasal dari terrestrial atau tanah, dibedakan
berdasarkan asal dari bahan organiknya; kayu daun jarum (softwood), kayu
daun lebar (hardwood), rumput dan bambu.
2. Senyawa humat dari aquatic, merupakan senyawa humat yang berasal dari
endapan sungai, laut dan danau, yang materialnya dapat berasal dari luar
maupun dalam cekungan. Jika bahannya berasal dari luar cekungan, maka
komposisi senyawa humatnya mirip dengan terrestrial.
3. Senyawa humat dari gambut atau endapan rawa.
4. Senyawa humat dari endapan geologi, berupa batubara dan serpih (shale).
5. Senyawa humat dari Anthropogenic; senyawa humat yang berasal dari
aktivitas pertanian, industri, ternak, unggas dan sisa pembuangan
(sampah).
Bahan-bahan humat mengandung sejumlah ragam gugus hidroksil, namun
untuk karakterisasi asam humat umumnya hanya tiga jenis OH yang dibedakan
(Tan, 2003), yaitu:
1. Hidroksil total adalah gugus OH yang berkaitan dengan semua gugus
fungsional, seperti fenol, enol, hidrokuinon. Akan tetapi, dalam banyak
kasus hidroksil total mengacu hanya pada jumlah gugus OH-fenolik dan
alkoholik.
2. Gugus OH-fenolik adalah OH yang terikat pada lingkar benzena.
3. Gugus OH-alkoholik adalah OH yang berikatan dengan gugus alkoholik.
Peranan Senyawa Humat
Bahan-bahan humat mempunyai peranan yang sangat menguntungkan di
bidang pertanian. Bersama dengan liat tanah bahan-bahan humat mengandung
peranan penting atas sejumlah aktivitas kimia tanah. Mereka terlibat dalam reaksi
kompleks dan dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman secara langsung
9
maupun tidak langsung. Secara tidak langsung mereka diketahui memperbaiki
kesuburan tanah dengan mengubah kondisi fisik, kimia dan biologi tanah. Secara
langsung, bahan-bahan humat dilaporkan merangsang pertumbuhan tanaman
melalui pengaruhnya terhadap metabolisme dan terhadap sejumlah proses
fisiologi lainnya. Senyawa humat juga berperan serta dalam pembentukan tanah
dan memainkan peranan penting khususnya dalam translokasi atau mobilisasi
lempung, aluminium dan besi yang menghasilkan perkembangan horizon spodik
dan horizon argilik (Tan, 2003).
Asam Humat Lignit
Asam humat lignit bersifat lebih hydrophobic, mengalami kondensasi
yang tinggi sehingga jumlah gugus rantai dan gugus fungsionalnya sedikit dengan
kandungan hidrogen, oksigen dan nitrogen rendah (Francioso et al. 2003), serta
kandungan alifatik dan C/N ratio yang tinggi (Zavodska dan Lesny, 2006).
Purifikasi garam humat akan menghasilkan senyawa humat dalam bentuk
asam humat. Asam humat mempengaruhi tingkat pelepasan hara dari mineral
tanah. Asam humat dapat memperbesar konsentrasi pelepasan hara kalium yang
terfiksasi oleh mineral illit dan montmorillonit (Tan, 2003). Senyawa humat yang
difraksionasi, utamanya dalam mencegah pemecahan hormon indoleacetic acid
(IAA) tanaman (Mato et al., 1971, 1972) dan meningkatkan serapan air (Piccolo
et al., 1993).