1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Desa Sulkam berada di kecamatan Kutambaru kabupaten Langkat provinsi
Sumatera Utara dengan posisi 419125 mE-423125 mE dan 366000 mN–368125
mN. Desa Sulkam memiliki bentang alam dengan morfologi dataran dan
perbukitan ditandai adanya cekungan-cekungan tertutup atau lembah kering dalam
berbagai ukuran, bukit-bukit kecil, langka atau tidak terdapatnya drainase atau
sungai permukaan, sungai-sungai yang nampak dipermukaan hilang dan terputus
ke dalam tanah, terdapatnya gua dari sistem drainase bawah tanah dan lereng
terjal. Morfologi dengan bentang alam yang memiliki karakteristik relief
permukaan (eksokarst) dan drainase yang khas (endokarst), terutama disebabkan
derajat pelarutan batuan yang intensif merupakan suatu kawasan karst (Ford dan
William, 2007).
Kawasan karst merupakan formasi geologi yang dibentuk oleh pelarutan
batuan karbonat yang secara umum adalah batu gamping dengan kandungan
mineral kalsit, aragonit, dolomit dan magnesit. Batu gamping merupakan bahan
galian yang mengandung MgO dan CaO. Kawasan desa Sulkam berbatasan
dengan kabupaten Karo. Kabupaten Karo memiliki bahan galian mengandung
dolomit dengan kandungan MgO dan CaO antara 23,13%–37,42%. Perkiraan
sumber daya hipotetik di tiga daerah, yaitu di desa Mardingding, kecamatan
Tiganderket dengan luas 32 Ha, ketebalan 50 m sebanyak 45.600.000 ton, antara
desa Susuk dan Kutakepar kecamatan Tiganderket dengan luas 9.120 Ha dan
ketebalan 100 m sejumlah 2.600.000.000 ton, dan desa Jinabun, desa Kutabuluh
Gugung, dan desa Laubuluh, kecamatan Kutabuluh dengan luas 500 Ha dan
ketebalan 75 m sebanyak 1.070.000.000 ton (Sukyar, 2011).
Kawasan karst di desa Sulkam memiliki potensi yang cukup besar untuk
dikembangkan karena batu gamping merupakan jenis bahan galian non logam
yang menjadi bahan baku utama di dalam pembuatan semen, bahan bangunan
diantaranya agregat dalam pembuatan beton, pondasi bangunan, jalan raya dan
2
lantai. Batu gamping merupakan sumber utama dari senyawa kalsium karbonat
murni umumnya merupakan kalsit atau aragonit yang secara kimia keduanya
dinamakan kalsium karbonat dan magnesium dalam batu gamping. Potensi
kawasan karst desa Sulkam dapat diestimasi pemanfaatannya dengan melakukan
karakterisasi dengan berbagai metode.
Karakterisasi
kawasan
karst
yang
unik
dan
langka
diestimasi
pemanfaatannya dengan melihat dari berbagai sisi, diantaranya mengetahui
penyebaran keberadaan batu gamping dan mencari ketidak tampakan lau Ketuken
di daerah Kejaren dengan menerapkan metode geolistrik yang merupakan metode
geofisika yang didasarkan pada penerapan konsep kelistrikan pada masalah
kebumian. Tujuan metode geolistrik adalah memperkirakan sifat listrik medium
atau formasi batuan di bawah-permukaan terutama kemampuannya untuk
menghantarkan atau menghambat arus listrik (konduktivitas atau resistivitas).
Metode geolistrik untuk menginvestigasi struktur bawah permukan pada
lantai doline di kawasan karst Divaca Slovenia dengan melihat struktur bawah
permukaan karst dengan nilai resistivitas 1.000 Ωm, lempung kurang dari 150
Ωm, tanah permukaan 250 Ωm -1.000 Ωm dan tanah ditutupi tanaman resistivitas
mendekati 500 Ωm-600 Ωm (Andres dan Uros, 2012). Tanah permukaan yang
tidak mengandung pasir lempung 214 Ωm-502 Ωm (Ahzegbobor, dkk, 2014).
Daerah gua yang tidak diisi dengan sedimen tidak terdeteksi dengan pencitraan
resistivitas, sehingga perbedaan resistivitas antara daerah gua dan tingginya
resistivitas pada lapisan karbonat terlihat jelas. Gua yang berisi lempung dapat
dibedakan dari resistivitasnya yang rendah di lapisan batuan karbonat (Andres dan
Uros, 2012).
Metode geolistrik digunakan untuk memperkirakan sifat kelistrikan
medium atau formasi batuan bawah permukaan di kawasan karst untuk
membedakan daerah lempung dan karbonat melalui resistivitas (Farooq, dkk,
2012; Gambetta, dkk, 2011). Resistivitas batuan dan endapan bervariasi dari 1 Ωm
sampai kurang dari 10.000 Ωm (Raynolds, 1997), bergantung pada derajat
kejenuhan, jenis cairan yang mengisi pori dan persen kandungan lempung.
Lempung cenderung mengurangi resistivitas karena partikel lempung yang
3
bermuatan negatif sehingga resistivitas nya kurang dari 250 Ωm (Telford, dkk,
1990). Batuan karbonat secara umum memiliki resistivitas yang lebih tinggi
berkisar antara 500 Ωm sampai dengan 10.000 Ωm. Resistivitas yang tinggi
terutama disebabkan oleh rendahnya porositas dan interkoneksi antara pori
(Raynolds, 1997).
Penggunaan metode geofisika untuk mengetahui lapisan batuan bawah
permukaan terutama pada daerah lau Ketuken yang hilang pada musim kemarau
dipadukan dengan batuan singkapan untuk mengetahui batu gamping dengan
karakteristiknya sehingga dapat diketahui jenis batuan dan penyebarannya
sehingga direkomendasikan untuk berbagai industri serta penyebab hilangnya lau
Ketuken. Batu gamping yang berasal dari singkapan yang ada di desa Sulkam di
karakterisasi dengan menggunakan X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron
Microscope (SEM), thin slice dan pengujian mekanik sehingga diperoleh potensi
batu gamping desa Sulkam.
Batu gamping mengandung kalsium karbonat yang memiliki warna
kuning, abu-abu, kuning tua, abu-abu kebiruan dan hitam. Batu gamping dalam
keadaan murni mempunyai bentuk kristal kalsit yang terdiri dari CaCO 3 dan
memiliki densitas 2,6 gr cm-3–2,9 gr cm-3 (Lailiyah, dkk, 2012; Alaabed, dkk,
2014). Morfologi batu gamping dilihat dengan menggunakan SEM dimana batu
gamping memiliki porositas rendah serta mengetahui kandungan unsur dengan
menggunakan Energy Dispersive X-Ray (EDX), (Hariharan, dkk, 2014; Won YuHo, dkk, 2010).
Batu gamping mengandung mineral kalsit dan dolomit memiliki sifat yang
berbeda dapat mempengaruhi kelarutannya. Kandungan kalsit yang tinggi
menyebabkan kawasan karst menjadi mudah dalam pembentukan karstifikasi
karena sifatnya mudah larut sehingga dapat membentuk rongga, saluran dan gua
dalam tanah. Kandungan dolomit yang tinggi pada batuan di kawasan karst
menyebabkan batuan lebih kuat. Untuk mengetahui struktur kandungan batuan
pada kawasan karst ditentukan dengan menggunakan XRD yang merupakan
metode untuk menganalisa mineral batuan melalui difraksi yang dihasilkan
mineral dari batuan (Al Farraj, 2011; Alaabed, dkk, 2014). Analisa batuan dari
4
kawasan karst dilakukan dengan metode XRD dengan melihat pola difraksi yang
di hasilkan berupa puncak intensitas maksimum yang mengandung kalsit dan
dolomit dari sampel batuan singkapan daerah karst. Hasil XRD dari 10 sampel
coring memperlihatkan kalsit adalah mineral dominan hingga 90% dengan
beberapa puncak lain seperti kuarsa, gipsum feldspar dan dolomit di daerah batu
kapur Euphrates, daerah Al-Najaf, Selatan Iraq (Mautaz, dkk, 2013).
Kandungan batuan dari kawasan karst berupa CaCO3 terbentuk pada
proses geokimia pada tekanan parsiel tertentu dan terendapkan sebagai mineral
kalsit. Batuan dari kawasan karst mengandung mineral kalsit dengan unsur Ca, C
dan O. Unsur Ca2+ di alam memiliki tingkat kelarutan yang lebih besar dan
mineral kalsit sangat dominan dalam batu gamping sehingga bila terdapat mineral
yang mudah larut dalam air maka dapat menimbulkan saluran gua atau sungai
bawah tanah. Untuk mengetahui jenis atau unsur mineral yang terkandung dalam
batu gamping di lakukan analisa secara kuantitatif dan kualitatif dengan EDX.
Hasil dari SEM-EDX berupa morfologi struktur permukaan dari sampel dan
grafik antara nilai energi dengan cacahan (keV). Hasil SEM pada dolomit,
morfologi kristal berbentuk rhombohedral dengan lingkaran bercahaya dan hitam
di pusat, butiran partikel terakumulasi pada tekstur (Gao, dkk, 2012).
Batuan dari kawasan karst secara umum dapat dimanfaatkan dengan
mengetahui kandungan unsur dan sifat mekanik batuan. Sifat mekanik batuan
dapat dilakukan dengan melakukan uji fisik untuk mengetahui kuat tekan batuan.
Analisa mekanik pada batu gamping daerah Jaya Aceh mendapatkan kualitas batu
gamping digunakan sebagai pondasi hinggga batu hias sesuai SII
03-6861
sebagai standar mutu baku batu alam (Raihan, 2012). Analisa mekanik batuan
serpentinit berupa kuat tekan dan abrasi yang dibandingkan dengan SII 03-6861
diperoleh kualitas batu sebagai pondasi hingga batu hias (Sarah, 2012). Nilai
kekuatan batu gamping sebagai agregat pengerasan jalan di daerah Penida, Bali
(Widana dan Suwarsa, 2010).
Karakterisasi kawasan karst dengan memadukan metode geolistrik, XRD,
SEM-EDX dan thin slice hingga pengujian sifat mekanik. Metode geolistrik di
gunakan untuk mengetahui sifat fisik batuan yang ada di bawah permukaan,
5
keberadaan batu gamping, zona batu gamping dengan fokus daerah batu gamping
prospek dengan melihat lapisan bawah permukaan dengan resistivitas semu untuk
daerah kawasan karst secara global dan secara khusus untuk daerah lau Ketuken
dan menggunakan sampel batuan singkapan untuk memperkuat kandungan batuan
dari kawasan karst dengan melakukan uji kandungan mineral dengan XRD,
morfologi, ukuran butir, matriks dan pori batuan dengan SEM dan thin slice,
kandungan unsur dengan SEM-EDX, uji fisik untuk mengetahui kuat tekan
batuan. Hasil yang diperoleh akan memperlihatkan karakterisasi kawasan karst
yang ada di desa Sulkam secara keseluruhan dan secara khusus menjawab
hilangnya lau Ketuken di daerah Kejaren dengan berbagai metode yang menjadi
satu kesatuan. Mengangkat penelitian ini dengan judul “Karaktererisasi Kawasan
Karst di Desa Sulkam Kabupaten Langkat Sumatera Utara”.
1.2. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Penelitian dilakukan di kawasan karst desa Sulkam kabupaten Langkat
disesuaikan dengan kondisi topografi.
2. Resistivitas batuan di bawah permukaan kawasan karst desa Sulkam
kabupaten Langkat diperoleh dengan menggunakan metode geolistrik.
3. Ketidak tampakkan lau Ketuken di daerah Kejaren diidentifikasi
perlapisan batuan bawah permukaan dengan menggunakan metode
geolistrik konfigurasi Wenner-Schlumberger.
4. Kandungan mineral batuan dari singkapan di kawasan karst desa Sulkam
kabupaten Langkat diperoleh dengan menggunakan XRD.
5. Unsur batuan dari singkapan di kawasan karst desa Sulkam kabupaten
Langkat diperoleh dengan menggunakan EDX.
6. Morfologi batuan dari singkapan di kawasan karst desa Sulkam kabupaten
Langkat dengan menggunakan SEM dan thin slice.
7. Kuat tekan batuan dari singkapan di kawasan karst desa Sulkam kabupaten
Langkat dengan menggunakan compression machine.
6
1.3. Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, maka masalah yang dibahas
dirumuskan sebagai berikut :
1. Bagaimana kontur resistivitas secara lateral di kawasan karst desa Sulkam
kabupaten Langkat dengan menggunakan metode geolistrik konfigurasi
Wenner-Schlumberger.
2. Bagaimana kontur resistivitas secara vertikal di kawasan karst desa
Sulkam kabupaten Langkat dengan menggunakan metode geolistrik
konfigurasi Wenner-Schlumberger.
3. Bagaimana perlapisan batuan lau Ketuken di daerah Kejaren dengan
menggunakan metode geolistrik konfigurasi Wenner-Schlumberger.
4. Bagaimana kandungan mineral yang terkandung pada batuan di kawasan
karst desa Sulkam kabupaten Langkat dengan XRD.
5. Bagaimana kandungan unsur yang terkandung pada batuan di kawasan
karst desa Sulkam kabupaten Langkat dengan EDX.
6. Bagaimana morfologi batuan dari singkapan di kawasan karst desa Sulkam
kabupaten Langkat dengan menggunakan SEM dan thin slice.
7. Bagaimana kuat tekan batuan dari singkapan di kawasan karst desa
Sulkam kabupaten Langkat dengan menggunakan compression machine.
1.4. Tujuan Penelitian
Dari rumusan masalah, maka penelitian ini bertujuan :
1. Memperoleh kontur resistivitas secara lateral di kawasan karst desa
Sulkam kabupaten Langkat dengan menggunakan metode geolistrik
konfigurasi Wenner-Schlumberger.
2. Memperoleh kontur resistivitas secara vertikal di kawasan karst desa
Sulkam kabupaten Langkat dengan menggunakan metode geolistrik
konfigurasi Wenner-Schlumberger.
3. Mencari ketidak tampakan lau Ketuken di daerah Kejaren dengan
menggunakan metode geolistrik konfigurasi Wenner-Schlumberger.
7
4. Memperoleh kandungan mineral yang terkandung pada batuan di kawasan
karst desa Sulkam kabupaten Langkat dengan XRD.
5. Memperoleh kandungan unsur yang terkandung pada batuan di kawasan
karst desa Sulkam kabupaten Langkat dengan EDX.
6. Memperoleh morfologi batuan dari singkapan di kawasan karst desa
Sulkam kabupaten Langkat dengan menggunakan SEM dan thin slice.
7. Memperoleh kuat tekan batuan dari singkapan di kawasan karst desa
Sulkam kabupaten Langkat dengan menggunakan compression machine.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui keberadaan jenis batuan terutama batu gamping yang dapat
dimanfaatkan sebagai bahan baku industri dan daerah yang memiliki gua
atau lubang yang tidak dapat di dirikan bangunan diatasnya.
2. Memperoleh jawaban atas ketidak tampakan lau Ketuken di daerah
Kejaren.
3. Mengetahui kualitas batu gamping dari kandungan mineral, unsur dan
susunan batuan sehingga dapat digunakan untuk keperluan industri.
4. Mengetahui sifat fisis batuan berupa kuat tekan batuan yang dapat di
dimanfaatkan secara langsung untuk bangunan maupun untuk kajian
geoteknik penambangan batu gamping.