APLIKASI GEOKIMIA DALAM PENCARIAN MINERAL
APLIKASI GEOKIMIA DALAM PENCARIAN MINERAL
Pada dasarnya definisi ini menyatakan bahwa geokimia mempelajari
jumlah dan distribusi unsur kimia dalam mineral, bijih, batuan
tanah, air, dan atmosfer. Tidak terbatas pada penyelidikan unsur
kimia sebagai unit terkecil dari material, juga kelimpahan dan
distribusi isotop-isotop dan kelimpahan serta distribusi inti
atom.
Eksplorasi geokimia khusus mengkonsentrasikan pada pengukuran
kelimpahan, distribusi, dan migrasi unsur-unsur bijih atau
unsur-unsur yang berhubungan erat dengan bijih, dengan tujuan
mendeteksi endapan bijih. Dalam pengertian yang lebih sempit
eksplorasi geokimia adalah pengukuran secara sistematis satu atau
lebih unsur jejak dalam batuan, tanah, sedimen sungai aktif,
vegetasi, air, atau gas, untuk mendapatkan anomali geokimia, yaitu
konsentrasi abnormal dari unsur tertentu yang kontras terhadap
lingkungannya (background geokimia).
Prinsip Dasar Prospeksi/Eksplorasi Geokimia
Prospeksi/eksplorasi geokimia pada dasarnya terdiri dari dua
metode:
Metode yang menggunakan pola dispersi mekanis diterapkan pada
mineral yang relatif stabil pada kondisi permukaan bumi (seperti:
emas, platina, kasiterit, kromit, mineral tanah jarang). Cocok
digunakan di daerah yang kondisi iklimnya membatasi pelapukan
kimiawi.
Metode yang didasarkan pada pengenalan pola dispersi kimiawi.
Pola ini dapat diperoleh baik pada endapan bijih yang tererosi
ataupun yang tidak tererosi, baik yang lapuk ataupun yang tidak
lapuk. Pola ini kurang terlihat seperti pada pola dispersi mekanis,
karena unsur-unsurnya yang membentuk pola dispersi bisa:
memiliki mineralogi yang berbeda pada endapan bijihnya
(contohnya: serussit dan anglesit terbentuk akibat pelapukan
endapan galena)
dapat terdispersi dalam larutan (ion Cu2+ dalam airtanah berasal
dari endapan kalkopirit)
bisa tersembunyi dalam mineral lain (contohnya Ni dalam
serpentin dan empung yang berdekatan dengan sutu endapan
pentlandit)
bisa teradsorbsi (contohnya Cu teradsosbsi pada lempung atau
material organik pada aliran sungai bisa dipasok oleh airtanah yang
melewati endapan kalkopirit)
bisa bergabung dengan material organik (contohnya Cu dalam
tumbuhan)Daur Geologi
Semua endapan bijih adalah produk dari daur yang sama di dalam
proses-proses geologi yang mengakibatkan terjadinya tanah, sedimen
dan batuan. Gambar 1 merupakan ringkasan dari daur geologi dan
contoh-contoh tipe bijih yang dihasilkan pada berbagai stadia
daur.
Gambar 1. Daur geologi, geokimia dan terbentuknya bijih
Dispersi
Dispersi geokimia adalah proses menyeluruh tentang transpor dan
atau fraksinasi unsur-unsur. Dispersi dapat terjadi secara mekanis
(contohnya pergerakan pasir di sungai) dan kimiawi (contohnya
disolusi, difusi dan pengendapan dalam larutan).
Tipe dispersi ini mempengaruhi pemilihan metode pengambilan
contoh, pemilihan lokasi contoh, pemilihan fraksi ukuran dsb.
Contohnya dalam survey drainage pertanyaan muncul apakah contoh
diambil dari air atau sedimen ; jika sedimen yang dipilih, haris
diketahui apakah pengendapan unsur yang dicari sensitif terhadap
variasi pH (contohnya adsorpsi Cu oleh lempung) atau kecepatan
aliran sungai (contohnya dispersi Sn sebagai butiran detrital dari
kasiterit). Jika adsorpsi dari ion-ion yang ikut diendapkan dicari
dalam tanah atau sedimen, maka fraksi yang halus yang diutamakan;
jika unsur yang dicari hadir dalam mineral yang resisten, maka
fraksi yang kasar kemungkinan mengandung unsur yang dicari.
Lingkungan Geokimia
Lingkungan geokimia primer adalah lingkungan di bawah zona
pelapukan yang dicirikan oleh tekanan dan temperatur yang besar,
sirkulasi fluida yang terbatas, dan oksigen bebas yang rendah.
Sebaliknya, lingkungan geokimia sekunder adalah lingkungan
pelapukan, erosi, dan sedimentasi, yang dicirikan oleh temperatur
rendah, tekanan rendah, sirkulasi fluida bebas, dan melimpahnya O2,
H2O dan CO2. Pola geokimia primer menjadi dasar dari survey batuan
sedangkan pola geokimia sekunder merupakan target bagi survey tanah
dan sedimen.
Mobilitas Unsur
Mobilitas unsur adalah kemudahan unsur bergerak dalam lingkungan
geokimia tertentu. Beberapa unsur dalam proses dispersi dapat
terpindahkan jauh dari asalnya, ini disebut mudah bergerak atau
mobilitasnya besar, contohnya: unsur gas mulia seperti radon. Rn
dipakai sebagai petunjuk dalam prospeksi endapan Uranium.
Mobilias unsur akan berbeda dalam lingkungan yang berbeda,
contohnya: F bersifat sangat mobil dalam proses pembekuan magma
(pembentukan batuan beku), cebakan pneumatolitik dan hidrotermal,
namun akan sangat tidak mobil (stabil sekali) dalam proses
metamorfose dan pembentukan tanah. Bila F masuk ke air akan menjadi
sangat mobil kembali.
Unsur yang berbeda yang ditemukan dalam suatu endapan bisa
memiliki mobilitas yang sangat berbeda, sehingga mungkin tidak
memberikan anomali yang sama secara spasial. Misalnya: Pb dan Zn
sangat sering terdapat bersama-sama (berasosiasi) di dalam endapan
bijih (di dalam lingkungan siliko-alumina), sedangkan dalam
lingkungan pelapukan Zn yang jauh lebih mobil daripada Pb akan
mudah mengalami pelindian, sehingga Pb yang tertinggal akan
memberikan anomali pada zona mineralisasinya. Contoh lainnya:
Emas yang tahan terhadap larutan akan tertinggal dalam
gossan.
Galena terurai perlahan dan menghasilkan serusit dan anglesit
yang relatif tidak larut. oleh karena itu Pb cenderung tahan dalam
gossan
Mineral sulfida Cu, Zn dab Ag mudah terurai dan bermigrasi ke
level yang lebih rendah membentuk bijih oksida yang kaya atau bijih
supergen
Unsur Penunjuk
Karena unsur-unsur memperlihatkan mobilitas yang berbeda
(dikontrol oleh perbedaan stabilitas dan oleh lingkungan tempat
mereka bermigrasi) sering dilakukan penggunaan unsur penunjuk dalam
prospeksi suatu unsur. Unsur penunjuk adalah suatu unsur yang
jumlahnya atau pola penyebarannya dapat dipakai sebagai petunjuk
adanya mineralisasi. Alasan penggunaan unsur penunjuk antara
lain:
Unsur ekonomis yang diinginkan sulit dideteksi atau
dianalisis
Unsur yang diinginkan deteksinya mahal
Unsur yang diinginkan tidak terdapat dalam materi yang diambil
(akibat perbedaan mobilitas)
Contohnya : Emas kelimpahannya kecil dalam bijih, oleh karena
itu pola dispersinya hanya mengadung kadar emas yang sangat rendah,
kurang dari batas minimal yang dapat dianalisis. Di lain pihak, Cu,
As, atau Sb dapat berasosiasi dengan emas dalam kelimpahan yang
relatif besar.
Anomali Geokimia
Bijih mewakili akumulasi dari satu unsur atau lebih diatas
kelimpahan yang kita anggap normal. Kelimpahan dari unsur khusus di
dalam batuan barren disebut background. Penting untuk disadari
bahwa tak ada unsur yang memiliki background yang seragam, beberapa
unsur memiliki variasi yang besar bahkan dalam jenis batuan yang
sama. Contohnya background nikel:
dalam granitoid kira-kira 8 ppm dan relatif seragam
dalam shale berkisar antara 20 - 100 ppm
dalam batuan beku mafik Ni rata-rata sekitar 160 ppm dan relatif
tidak seragam
dalam batuan beku ultramafik Ni rata-rata sekitar 1200 ppm
dengan variasi yang besar.
Tujuan mencari nilai background adalah untuk mendapatkan anomali
geokimia, yaitu nilai di atas background yang sangat diharapkan
berhubungan dengan endapan bijih. Karena sejumlah besar conto bisa
saja memiliki nilai di atas background, maka ada nilai ambang/nilai
batas yang digunakan untuk menentukan anomali, yang dikenal dengan
sebutan threshold, yaitu nilai rata-rata plus dua standar deviasi
dalam suatu populasi normal. Semua nilai di atas nilai threshold
didefinisikan sebagai anomali.
Teknik-teknik interpretasi baru melibatkan grafik frekuensi
kumulatif, analisis rata-rata yang bergerak, analisis regresi jamak
banyak menggantikan konsep klasik background dan threshold.
Perencanaan Eksplorasi Geokimia
Karena eksplorasi mineral makin lama makin sulit, mahal, dan
kompetitif, maka eksplorasi perlu dilakukan seefisien mungkin,
dengan biaya yang betul-betul efektif. Tiap eksplorasi geokimia
terdiri dari tiga komponen, yaitu sampling (pengambilan conto),
analisis, dan interpretasi. Ketiganya merupakan fungsi bebas yang
saling terkait. Kegagalan pada tahap yang satu akan mempengaruhi
tahap berikutnya.
a.Pemilihan Metode
Pemilihan teknik tergantung pada mineralogi dan geokimia daerah
target. Komposisi badan bijih akan menentukan unsur yang dapat
digunakan. Contohnya Cu sangat ideal untuk endapan tembaga, tapi As
sangat berguna dalam pencarian mineralisasi emas, dll. Lebih jauh
lagi mineralogi daerah target dikombinasikan dengan lingkungan
sekunder (pola dispersinya). Contohnya dispersi Cu bisa hidromorfik
dan mekanis, sedangkan timah putih sangat khas, hampir selalu
mekanis sebagai butiran kasiterit, atau terdapat dalam biotit atau
mineral asesori lainnya.
Hal kedua yang perlu dipertimbangkan adalah relatif dari target
(badan bijih) yang dapat dijumpai sebagai : (1) bijih yang
tersingkap, (2) tersingkap sebagian, (3) tertimbun batuan penutup
yang lebih muda, atau (4) tertutup dalam batuan induknya (blind
ore)
Penyontoan di permukaan akan efektif untuk tipe 1) dan 2), tapi
perlu antisipasi untuk respon geokimia yang berbeda. Kasus 3) dan
4) perlu teknik yang optimum yang dapat mendeteksi melalui penutup,
bawah penutup, gas bocor dari mineralisasi, atau mendeteksi halo
(lingkaran) sekitar batuan.
Survey geokimia diterapkan pada berbagai tahapan eksplorasi
mineral, yaitu:
Survey regional dengan tujuan mencari jalur mineralisasi
Survey lokal dengan tujuan mengidentifikasi daerah target untuk
keperluan evaluasi
Survey kekayaan dengan tujuan menentukan batas daerah
termineralisasi
Survey deposit dengan tujuan menentukan lokasi dari badan bijih
individual
Perlu adanya integrasi antara survey geokimia dengan strategi
eksplorasi keseluruhan.
b. Optimasi Teknik Survey
Untuk optimasi survey geokimia perlu dilakukan identifikasi
target yang maksimum. Suatu target perlu jelas terlihat dalam data
geokimia, mungkin dicirikan oleh adanya penambahan atau pengurangan
kelimpahan unsur tertentu atau asosiasinya. Target harus mudah
dibedakan dari data survey lainnya. Dengan kata lain perlu adanya
kontras geokimia yang maksimum (anomali). Pengambilan conto,
penyiapan conto, dan pemilihan metode analitis dapat mempengaruhi
kontras.
Pengamatan kontras anomali yang optimum dimulai di lapangan
melalui pengenalan sekitar lingkungan lokal yang akan mempengaruhi
proses dispersi, tempat-tempat yang mungkin mengalami pelindian
atau peningkatan akibat perembesan, kehadiran pengendapan sekunder,
perkembangan tanah yang tidak normal, dan distribusi tanah penutup
yang tertranspor. Catatan lapangan merupakan bagian survey yang
penting yang dapat digunakan bersama-sama dengan analisis data
untuk interpretasi.
Pengambilan conto merupakan hal paling penting dalam eksplorasi
geokimia. Preparasi conto yang baik dapat juga menunjang kontras
yang baik. Thomson (1978) mendemonstrasikan bahwa analisis Zn pada
fraksi -0+35 mesh dari material tanah yang diambil pada kedalaman
20 cm dari tanah semi residu di gurun Saudi Arabia menghasilkan
kontras maksimum di atas badan mineralisasi Zn. Sebaliknya pada
fraksi -150 mesh tanah yang sama mengalami dilusi oleh material
barren aeolian sehingga kontras dan dispersinya jauh berkurang.
Pengkayaan sekunder dari logam yang terdispersi hidromorfik
cenderung terjadi pada fraksi halus dari tanah (lempung dan silt)
atau tanah los yang myelimuti partikel kasar. Pemisahan fraksi
halus dan kasar dapat meningkatkan anomali.
Jarak pengangkutan logam oleh airtanah dari pelapukan sulfida
sangat bervariasi dan dapat menghasilkan pola geokimia yang sulit
untuk diinterpretasikan. Konsentrasi logam yang tinggi karena
pengendapan sekunder mengikuti pola hidromorfik, scavenging dll.
Sering dicirikan oleh bentuk mineral yang lemah dan tidak stabil
yang unsur-unsurnya dapat direcovery dengan teknik analisis yang
lemah.
c. Parameter Survey
Tantangan dalam survey geokimia adalah mendesign program yang
efektif, pada prakteknya adalah membuat keputusan tentang pemilihan
point-point berikut ini,
Material Sample
Pola penyontoan
Preparasi conto
Prosedur Analitis
Kriteria interpretasi hasil
Untuk membuat keputusan diperlukan pengetahuan atau asumsi
tentang keadaan daerah survey. Artinya diperlukan rujukan infomasi
yang relevan tentang:
Dispersi dan karakter mobilitas dari unsur dalam mineral dan
batuan induk
Pengaruh lingkungan lokal pada proses dispersi
Ukuran target, baik ukuran mineralisasi maupun ukuran yang
diharapkan dari lingkaran dispersi sekelilingnya
Ketersediaan material conto
Kemampuan analitis
Kondisi logistic
Lingkungan lokal dapat mempengaruhi proses dispersi. Faktor yang
paling penting yang berhubungan dengan iklim dan topografi adalah
material/tanah di daerah survey, apakah tertranspor atau residu.
Jika tertranspor, asalnya dari apa, kolovium, aluvium? Material
eksotis seperti sedimen berlapis, aluvial, pasir fluvial, abu
vulkanik, menutupi batuan dasar, tetapi tidak mengekspresikan
geokimia dari batuan yang berada di bawahnya.
Ukuran target akan mempengaruhi pemilihan interval pengambilan
conto. Arah orientasi tertentu dari target juga harus
dipertimbangkan dalam lintasan dan grid pengambilan conto.
Idealnya, grid pengambilan conto dibuat dengan garis dasar sejajar
terhadap sumbu panjang target. Garis lintangnya tegaklurus terhadap
garis dasar tadi untuk mendapatkan kemungkinan irisan maksimum.
Survey geokimia yang ideal didasarkan pada penyontoan yang
sistematis dan beraturan untuk memperoleh database yang homogen,
agar dapat dilakukan evaluasi komparatif dari gejala geokimia. Oleh
karena itu penting sekali untuk memilih medium penyontoan yang
seragam di seluruh daerah survey. Teknik preparasi dan teknik
analitis harus dipilih yang dapat menghasilkan data yang dapat
dipercaya dan menunjang kontras yang optimum.
Terakhir, perlu dilakukan evaluasi terhadap hambatan-hambatan
logisistik. Akses, kondisi medan, keterdapatan tenaga, budget dan
waktu perlu dipertimbangkan dengan hati-hati.
d. Studi OrientasiStudi orientasi digambarkan sebagai suatu seri
percobaan pendahuluan untuk menentukan karakter dispersi geokimi
yang berhubungan dengan mineralisasi pada daerah tertentu.
Informasi tadi digunakan untuk:
Mendefinisikan bakcground dan respon geokimia yang abnormal
Mendefinisikan prosedur survey yang optimum
Mengidentifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi dispersi dan
kriteria interpretasi hasil survey
Mengenali gejala-gejala yang harus dicatat dan dilaporkan oleh
pengambil conto
Survey orientasi klasik terdiri dari penyontoan dan analisis di
lapangan sekitar badan yang representatif tetapi mineralisasinya
tidak dikenal. Idealnya, pekerjaan ini dimulai dari mineralisasi
yang telah dikenal yang secara geologi dan geomorfologi
representatif untuk lokasi penelitian. Kemudian dilanjutkan
menjauhi mineralisasi untuk mendapatkan harga background yang
sesuai.
Orientasi sample tanah harus diambil minimal dari dua lintasan
melalui mineralisasi dan dilanjutkan ke dalam background. Spasi
pengambilan conto tergantung pada luas mineralisasi. Minimal empat
atau lima contoh di atas mineralisasi dan juga dari background.
Penting agar karakter tanah yang berbeda dievaluasi. Hasilnya,
lintasan ini harus mencakup kondisi fisiografi normal dan tipe
major tanah, seperti daerah yang penirisan baik lereng curam,
daerah rembesan, dan rawa.
Berbagai fraksi dari material conto perlu dianalisis . Fraksi
yang disarankan adalah:
Tabel 1.Fraksi-fraksi untuk analisis kimia
Mesh (ASTM)Mikron
- 35 + 80 -500-177
-80-177
-80+140-177+105
--140+230-105+63
-230-63
Bradshaw (1975) juga menyarankan preparasi fraksi mineral berat
jika diduga ada dispersi fragmen yang resisten, apalagi kalau
terdapat emas, timah putih dan tungsten.
Semua contoh harus dianalisis dengan teknik ekstraksi total.
Sebagai tambahan disarankan conto tanah dianalisis dengan teknik
hot acisd extractable dan cold acid extractable dan dengan teknik
khusus yang mungkin diinginkan (misalnya khusus sulfida, khusus
timah putih, khusus material organik).
e. Studi Literatur
Tidak praktis untuk mengunjungi lapangan dan melakukan survey
orientasi sebelum program eksplorasi dibuat. Informsi yang berguna
dapat diperoleh dari penyelidikan terdahulu yang telah dilakukan
orang. Bisa berupa paper atau dokumen intern perusahaan. Seringkali
dapat dilakukan orientasi terbalik dengan mengevaluasi survey
terdahulu secara kristis. Survey literatur sebaiknya disertakan
dalam diskusi dengan orang yang mengetahui kondisi daerah survey
dan ahli geokimia yang profesional.
f. Orientasi Teoritis
Pendekatan yang sangat spekulatif ini berdasarkan pada aplikasi
model teoritis, prinsip-prinsip dasar geokimia, asumsi-asumsi
geologi, geomorfologi dan iklim dari daerah yang diselidiki.
g. Organisasi Survey dan Operasi
Checklist dari hal-hal yang perlu dipertimbangkan khususnya
dalam survey tanah dapat dilihat pada Tabel 2. Jika telah dilakukan
orientasi praktis untuk mendefinisikan parameter survey, maka ahli
geokimia harus ada disana untuk:
Memperlihatkan kepada pengambil conto apa yang ingin diambil
untuk melatih mereka tentang prosedur survey
Menguji dan menkonfirmasikan karakter dan distribusi dari
penutup (overburden) yang tertranspor.
Verifikasi kondisi tanah pada lokasi kunci
Kenalilah fisiografi daerah survey untuk keperluan
interpretasi
Tabel 2. Checklist untuk organisasi geokimia tanah
HAL CEK
team lapangan jumlah, komposisi, pengalaman, pemimpin
trainingkapan, dimanan, oleh siapa
peta dasarskala yang sesuai, tpografi
skema penomoransederhana, tidak meragukan, hindari
alfanumerik
catatan lapanganisi dengan benar
Kontrol kualitasambil conto duplikat, dengan standar, masukan ke
laboratorium
Komunikasi dengan labsederhana dan langsung
Daftar pengirimanperlu disertakan tiap pengiriman conto ke
lab
Instruksiberikan instruksi sederhana dan tidak meragukan
Pengembalian datacek duplikat, standar dll. Jika meragukan
lakukan analisis ulang
pengolahan datamanual atau komputer, ambil prosedur paling
sesuai
Interpretasi petadisiapkan untuk merangkum gejala geokimia
Integrasi buku lapangan untuk membantu interpretasi
penyimpanan datadiperlukan untuk perbaikan dan interpretasi
ulang
arsip contodi lab, kantor
integrasi dengan eksplo-rasi lainlakukan komunikasi yang baik
dengan manajemen atau orang dari proyek lain
prosedur pembuatan la-poranorang yang membuat laporan harus
mengetahui program lapangan
Tipe Survey Geokimia1.Survey Sedimen Sungai Aktif (Stream
Sediment)
1.1Prospeksi mineral berat
Teknik ini merupakan metode prospeksi paling tua. Sampai
sekarang masih banyak digunakan untuk prospeksi endapan yang
mengandung mineral resisten seperti: kromit, kasiterit, emas,
platina, mineral tanah jarang, rutil, sirkon, turmalin, garnet,
silimanit, kianit dsb. Material conto yang optimum adalah kerakal
dengan diameter rata-rata 5 cm. Untuk dapat melakukan pembandingan
antar conto, perlu jumlah conto yang seragam dengan teknik
konsentrasi yang standar. Metode yang paling sederhana adalah
pendulangan atau dengan meja Wilfey. Spasi conto bervariasi antara
satu per 50 100 km2 sampai l satu per 0,5 km2. Waktu yang
diperlukan tergantung ukuran butir conto, keadaan medan dan metode
konsentrasi. Identifikasi akhir dari mineral dilakukan secara
petrografis di laboratorium.
1.2Analisis konsentrat mineral berat dari sedimen
Konsentrat mineral berat yang diperoleh dianalisis unsur
jejaknya untuk mengetahui mineral asalnya. Contohnya pirit
dipisahkan dari sedimen sungai dan dianalisis Cu-nya. Pirit yang
berasal dari endapan Cu dapat mengandung 11001700 ppm Cu, pirit
dari endapan Au mengandung 40480 ppm Cu, dan pirit dari batubara
menandung 100 -120 ppm Cu.
1.3. Analysis fraksi halus sedimen sungai aktif
Pengambilan contoh sedimen sungai aktif fraksi halus banyak
digunakan di daerah yang drainagenya cukup besar dan mengalami
erosi aktif. Kerapatan conto ditentukan oleh kerapatan drainage,
namun secara kasar kerapatan conto dapat diambil satu per 2 10 km2
untuk survey regional, kerapatan conto satu per 0,5 2 km2 digunakan
untuk penyontoan pendahuluan yang lebih rinci.
Pengambilan contoh sedimen sungai aktif fraksi halus banyak
digunakan di daerah yang drainagenya cukup besar dan mengalami
erosi aktif. Kerapatan conto ditentukan oleh kerapatan drainage,
namun secara kasar kerapatan conto dapat diambil satu per 2 10 km2
untuk survey regional, kerapatan conto satu per 0,5 2 km2 digunakan
untuk penyontoan pendahuluan yang lebih rinci.
Deskripsi lapangan perlu dilakukan pada tiap lokasi conto
Informasi harus mencakup: material organik, sifat sungai dan
endapannya, kehadiran singkapan, apakah dijumpai endapan besi
oksida atau mangan oksida sekunder. Pengukuran pH air sungai akan
sangat berguna.
Langkah pertama penyajian hasil survey drainage adalah mengeplot
semua sungai yang ada di daerah penyelidikan dan mengeplot nomor
conto dan nilainya. Setelah dilakukan pengolahan data secara
statistik dapat dilakukan pemilihan background dan threshold.
Lokasi conto dapat ditandai dengan titik hitam, yang ukurannya
menunjukkan kandungan logamnya atau dengan menebalkan sungai yang
kandungannya logamnya lebih tinggi.2. Survey Tanah
Warna tanah dan perbedaan komposisi dapat merupakan indikator
yang penting untuk berbagai kandungan logam. Contohnya, tanah
organik dan inorganik reaksinya akan berbeda terhadap logam
(kandungan logamnya berbeda). Dari kedua tipe ini dapat diharapkan
perbedaan level background yang jelas. Mengabaikan perbedaan ini
akan mengakibatkan kesalahan dalam pengambilan keputusan
eksplorasi, yaitu anomali yang signifikan tidak terlihat dan
anomali yang salah.
Anomali yang salah umumnya berkaitan erat dengan komponen yang
menunjukkan konsentrasi unsur yang ekstrim, seperti pada material
organik dan mineral lempung, juga unsur jejak dalam airtanah.
Kegagalan mendefinisikan kondisi anomali (yang menunjukkan
adanya mineralisasi) dapat terjadi jika conto tidak berhasil
menembus zona pelindian. Ini sering terjadi pada pengambilan conto
yang tergesa-gesa, sehingga bukti mineralisasi tidak terlihat.
Unsur jejak yang dikandung conto tanah umumnya mewakili daerah
terbatas. Oleh karena itu diperlukan sejumlah conto yang diambil
secara sistematis untuk mengevaluasi sifat-sifat mineralisasi.
Perencanaan penyontoan biasanya mengikuti grid bujur sangkar atau
empat persegi panjang. Conto tambahan diambil dari lingkungan yang
berasosiasi dengan akumulasi unsur jejak, seperti zona depresi atau
rembesan untuk menguji dispersi hidromorfik dari badan mineral yang
tertimbun.
Survey tanah terdiri dari analisis conto tanah yang biasanya
diambil dari horizon tanah khusus, kemudian diayak untuk
mendapatkan ukuran fraksi tertentu. Conto umumnya diambil pada pola
kisi (grid) yang beraturan. Di daerah yang terisolir dengan medan
yang sulit, akan sulit pula untuk membuat grid pengambilan conto
yang baik.
Metode alternatif yang dapat digunakan adalah penyontoan ridge
dan spur. Metode ini sangat baik dikombinasikan dengan survey
sedimen sungai untuk medan yang sulit. Metode pengambilan conto
yang paling ideal adalah dengan grid yang teratur. Prosedur yang
normal adalah menentukan garis dasar kemudian buat lintasan yang
tegak lurus terhadap garis dasar. Penentuan garis dapat dilakukan
dengan theodolit atau kompas.
Pemilihan grid yang digunakan tergantung pada tipe target yang
dicari. Jika diketahui bahwa mineralisasi di daerah itu memiliki
dimensi panjang searah dengan jurus, seperti mineralisasi vein atau
unit stratigrafi, maka garis dasar harus diletakan paralel terhadap
jurus. Conto diambil sepanjang garis lintang yang tegak lurus pada
garis dasar. Dalam kasus ini interval antar garis bisa lebih besar
dari interval conto sepanjang garis dasar. Jika jurusnya tidak
dikenal dan targetnya diduga equidimensional, maka pengambilan
conto dilakukan dengan grid yang berbentuk bujur sangkar.
Untuk praktisnya sering digunakan grid segi empat panjang,
karena penambahan frekuensi smpling sepanjang garis dasar tidak
membutuhkan banyak waktu. Ukuran grid yang digunakan umumnya 500 m
x 100 m atau 200 m x 200 m untuk survey pendahuluan dan 100 m x 50
m atau 50 m x 50 m untuk survey detil. Kadang-kadang digunakan juga
grid jajaran genjang .
Pengambilan contoh :
Conto tanah umumnya diambil pada horizon B, pada kedalaman 30 -
50 cm. Untuk unsur tertentu seperti Ag dan Hg horizon A dapat
memberikan hasil yang lebih baik. Pada daerah yang keras dan kering
conto diambil dengan menggali lubang kecil dengan menggunakan sekop
dan cangkul. Jika tanah lunak dan lembab dapat digunakan sekop
kecil atau hand auger. Conto ditempatkan pada kantong conto
standar, diberi nomor dan keterangan singkat yang mencakup tipe
tanah, warna, kandungan organik. Gejala khusus sepanjang lintasan
perlu dicatat, contohnya singkapan, jalan setapak, sungai.
Sistem penomoran tergantung pada pola pengambilan contoh. Untuk
pola grid lebih baik menggunakan sistem koordinat dengan mengambil
titik 0 pada garis lintasan dasar, dan memberi nomor rujukan pada
tiap garis lintang. Namun penomoran alfanumerik kurang praktis
untuk analisis laboratorium. Cara penomoran lainmenggunakan kode
enam sampai delapan digit yang merupakan kode proyek, daerah dan
nomor conto, misalnya nomor 2040325 bisa berarti proyekk 2, kode
daerah 04, conto 0325. Tipe ini lebih baik untuk pengolahan data
dengan komputer.
Di daerah kering dan banyak matahari, conto dapat dikeringkan di
tempat terbuka di camp, tapi di daerah basah dibutuhkan alat
pengering. Jika conto sudah kering, dapat digerus dan diayak. Di
daerah tropis yang didominasi tanah latosol penggerusan dapat
dilakukan dengan mortar agar agregat oksida besinya hancur. Ayakan
dari stainless steel atau dari nilon dapat digunakan Sebelum
mengayak tiap-tiap sampel, ayakan harus bersih. Ayakan dapat
dibersihkan dengan kuas ukuran 3,5 cm atau 5 cm. Hasil pengayakan
dimasukkan ke dalam amplop kertas, kemudian ke dalam kantong
plastik agar tidak bocor atau terkontaminasi pada waktu
pengangkutan. Fraksi ukuran yang umum untuk conto geokimia adalah
-80 mesh (0,2 mm), tapi ukuran yang lebih halus atau lebih kasar
dapat digunakan untuk kasus-kasus tertentu.
Pada daerah baru yang belum diselidiki dianjurkan untuk
melakukan survey orientasi untuk menentukan fraksi ukuran yang
optimum untuk analisis, kedalaman penyontoan yang terbaik , jika
mungkin respons geokimia dari mineralisasi .
Hasi survey tanah biasanya disajikan dalam bentuk peta kontur
yang mengacu pada isopleth (garis yang konsentrasinya sama). Selang
antar kontur dapat digambarkan dengan warna atau arsir. Tiap titik
conto dan harganya harus diperlihatkan, tapi nomornya tidak perlu
diterakan agar tidak membingungkan. Pola pengambilan conto yang
tidak beraturan dapat disajikan dalam peta dot, atau dengan
memberikan warna yang berbeda pada setiap titik conto.
Survey lanjut (follow-up) dilakukan dengan spasi grid yang lebih
rapat. Contohnya suatu anomali yang terdapat pada grid penyelidikan
pendahuluan 500x200 m dapat dipenyontoan lagi dengan grid 250x100 m
atau lebih rapat lagi, tapi grid yang lebih rapat dari 25x25 m
umumnya kurang menguntungkan, kecuali jika target yang diharapkan
berupa vein yang sangat kecil atau pegmatit. Jika hasil survey
lanjut menjanjikan, maka pada daerah anomali dapat dilnjutkan dengn
survey geofisika sebelum diputuskan dilakukan pemboran.
3. Survey Batuan
Dalam rangka mendapatkan informasi kelimpahan background dari
unsur yang dianalisis dalam survey tanah atau sedimen sungai aktif
perlu dilakukan sedikitnya pengambilan contoh batuan secara
terbatas.
Survey batuan dapat dilakukan sendiri untuk mendeteksi
kemungkinan dispersi primer yang berasosiasi dengan bijih. Survey
batuan dapat digunakan untuk prospeksi mineralisasi pada kondisi
berikut:
Prospeksi bijih yang meghasilkan pola dispersi batuan dasar yang
luas (contohnya seperti Si, K, F, Cl dapat dijumpai pada lingkaran
alterasi yang ekstensif mengitari bijih hidrotermal).
Prospeksi untuk endapan yang luas berkadar rendah (contohnya
endapan Cu yang tersebar atau endapan Sn yang tersebar) yang
pengenalannya tidak mungkin dilakukan dari contoh setangan karena
kadarnya rendah atau mineral yang dicari tidak terlihat.
Pengambilan conto batuan bisa dilakukan dengan chip sampling
secara acak pada singkapan atau dengan pemboran dengan pola grid
(bor auger untuk kedalaman yang kecil, atau dengan rotary
percussion untuk daerah yang overburdennya tebal). Conto batuan,
yang diperoleh digerus dan diayak. Fraksi 80 mesh dianalisis.
4. Survey Air
Analisis air dari sungai, mata air, danau, rawa sumur, dan sumur
bor, dapat dilakukan dalam prospeksi, tetapi kesulitan analisis
sehubungan dengan rendahnya konsentrasi, ditambah lagi fluktuasi
yang cepat akibat variasi musim menghambat meluasnya penggunaan
metode ini.
Airtanah bisa kontak dengan batuan dan melarutkan unsur-unsur
dan terjadi kesetimbangan kimia yang erat kaitannya dengan kimia
yang dikandung oleh akifer. Airtanah mengandung padatan terlarut
yang bervariasi dari satu tempat ke tempat lainnya. Contohnya air
dari ladang minyak dengan endapan halit dapat mengandung padatan
terlarut yang lebih banyak dari air laut atau airtanah biasa. Namun
airtanah digunakan juga dalam eksplorasi mineral, umumnya dari
sumber yang dangkal.
Air sungai dan danau umumnya berasal dari air permukaan, tapi
air tanah dapat memberi kontribusi melalui mata air dan sungai
bawah tanah. Air danau dan sungai memperlihatkan kandungan padatan
terlarut yang lebih bervariasi, karena adanya variasi penambahan
air permukaan yang besar dan tiba-tiba, yang akan merubah pH, Eh,
dan lingkungan kimia dalam jarak yang sangat pendek.
Conto diambil di lapangan dengan botol plastik yang bersih (250
500 ml) yang telah dicuci dua sampai tiga kali. Agar bebas
kontaminasi botol harus dibersihkan dengan asam yang bebas logam
sebelum dibawa ke lapangan. Untuk praktisnya, conto diasamkan
dengan dua atau tiga tetes asam nitrit bebas logam untuk mencegah
pengendapan logam yang ada. Jika diperlukan pengukuran pH dan Eh
atau penentuan substansi yang mungkin dipengaruhi oleh asam, maka
perlu diambil conto duplikat atau melakukan pengukuran ditempat.
Jika conto mengandung padatan suspensi, maka perlu dilakukna
filtrasi, tapi biasanya dilakukan di laboratorium sebelum
analisis.
5 . Survey Biogeokimia
Filosofinya adalah, bahwa akar tanaman menunjam jauh ke dalam
tanah dan mengambil makanan dari batuan dasar yang lapuk. Contohnya
tanaman teh telah memperlihatkan batas-batas anomali Ni di
Australia Barat. Keuntungan metode ini dibandingkan dengan metode
lainnya, yaitu dapat dilakukan untuk:
Prospeksi di daerah yang tanah penutupnya tertranspor
Prospeksi di daerah berawa
Prospeksi di daerah yang vegetasinya sangat rapat
Tanaman mengambil makanan dari tanah melalui akarnya. Dengan
membandingkan konsentrasi unsur dalam jaringan tanaman dengan
konsentrasi unsur dalam tanah, unsur-unsur dapat dikelompokkan
menjadi tiga kelompok. Kelompok pertama terdiri dari unsur
biogenikmencakup H, C, N, P, dan S, merupakan unsur pembangun
jaringan tanaman, konsentrasinya di atas konsentrasi unsur-unsur
tsb dalam tanah.
Kelompok kedua berupa unsur yang jejak yang diperlukan utuk
pertumbuhan yang sehat, terdiri dari B, Mg, K, Ca, Mn, Fe, Cu dan
Zn yang konsentrasinya dalam tanaman hampir sama dengan dalam
tanah.
Kelompok ke tiga adalah unsur yang tidak diperlukan atau unsur
toksik, antara lain Pb, Sr, HG, Be, U, NI, Cr, Ag, Sn. Dan Se.
Unsur toksik mungkin diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit,
sedangkan unsur yang diperlukan bisa menjadi toksik jika hadir
dalam konsentrasi yang tinggi.
Pada tanah dengan konsentrasi Pb, Cu, Hg dan Ni tinggi,
pertumbuhan vegetasi terhambat atau terbatas pada jenis tertentu.
Ada tanaman yang toleran terhadap konsentrasi toksik yang tinggi,
adapula yang seolah-olah membutuhkan unsur toksik untuk dapat mulai
tumbuh. Tanaman yang demikian disebut tanaman indikator. Yang
paling dikenal adalah bunga tembaga di Zambia dan tanaman Selenium
di Amerika. Kehadiran bunga tembaga menjadi indikasi konsentrasi Cu
ratusan sampai ribuan ppm. Tanaman selenium menjadi indikator yang
baik untuk mineralisasi uranium karena Se sering menyertai U. Daun
yang menguning (chlorosis) dapat disebabkan oleh konsentrasi unsur
Cu, Zn, Mn dan Ni. Penelitian biogeokimia dalam prospeksi dilakukan
sejah tahun 1930. Material tanaman yang dikumpulkan dijadikan abu,
untuk menghilangkan unsur biogenik penyusun jaringan, unsur yang
dicari akan dijumpai dalam residu (abu). Abu umumnya mencapai 1-3%
berat, sehingga unsur yang dicari akan terkonsentrasi sampai 100
kalinya dari unsur asal dalam jaringan.
Keuntungan lain survey biogeokimia dibandingkan dengan survey
tanah adalah anomalinya di dalam abu akan lebih mudah dideteksi
karena konsentrasinya tinggi. Namun dalam hal pekerjaan, survey
biogeokimia melibatkan pekerjaan yang lebih banyak.
Untuk melakukan survey biogeokimia, sedikitnya diperlukan 300
gram material dari tiap tanaman. Tanaman muda dan kurus umumnya
memberikan hasil yang paling baik. Conto dapat divariasikan dengan
spesies yang berbeda, tapi menggunakan satu spesies lebih praktis.
Pengambilan conto harus sedekat mungkin pada gridnya. Setelah conto
dimasukkan ke dalam kantung, material dikeringkan dan dapat dikirim
ke laboratorium untuk dijadikan abu dan dianalisis, atau dapat
dibiarkan hangus di udara atau dalam oven, kemudian masukan ke
dalam kantung conto dan dikirim ke laboratorium. Sebelum conto
dianalisis, dilakukan pengabuan terlebih dulu pada temperatur 450(
- 500( C. Temperatur ini terlalu tinggi untuk Sb, Hg , Se, dan Te,
sehingga perlu menggunakan metode pengabuan basah.
6. Survey Gas
Suatu teknik yang masih sedang dikembangkan adalah pengambilan
conto gas untuk mencari anomali unsur volatil di sekitar bijih.
Saat ini perhatian difokuskan pada pendeteksian gas Hg di sekitar
berbagai endapan bijih. Sejumlah volume udara dilewatkan melalui
suatui filter yang dapat menangkap uap Hg untuk dianalisis
kemudian. Pengambilan conto dapat dilakukan dekat permukaan
(misalnya melalui satu unit perangkat yang dipasang pada kendaraan
beroda empat), dalam tanah, atau dengan pesawat yang terbang
rendah. Keterbatasan metode ini adalah:
Konsentrasi gas yang diukur umumnya rendah
Sulit menentukan lokasi anomali yang akurat
Peka terhadap kondisi cuaca
Memelukan endapan bijih yang mengandung Hg yang cukup
Tipe penyelidikan lain adalah inderaja digunakan untuk
mendeteksi hidrokarbon dalam prospeksi minyak dan untuk mendeteksi
gas-gas radiogenik seperti Rn, He, dan Xe dalam prospeksi U dan Th.
Gas radiogenik ini luruh dalam paruh waktu yang pendek (Rn220 54
jam, Rn222 4 hari) yang membatasi ukuran pola dispersi yang dapat
dikenal. Walau begitu Rn222 banyak digunakan dalam prospeksi
uranium, dan kadang-kadang berhasil. Gas seperti H2S, SO2, I2, CO2,
N2 dan O2 memiliki potensi dalam prospeksi, tetapi pada saat ini
banyak yang belum dieksploitasi.
Metode AnalitisDalam eksplorasi geokimia tidak perlu
mengutamakan akurasi yang tinggi, yang penting cepat, tidak mahal
dan sederhana. Metode yang banyak digunakan dalam prospeksi
geokimia adalah kromatografi, kolorimetri, spektroskopi emisi, XRF,
dan AAS. Metode lain yang juga digunakan dalam kasusu khusus adalah
aktivasi neutron, radiometri dan potensiometri.
AAS (atomic absorpsion spectrometry) merupakan teknik yang
paling banyak dipakai dalam analisis unsur tunggal standar.
Alat-alat yang lebih canggih dapat menganalisis multi unsur,
seperti:
Plasma emissin spectrometry menganalisis 12 unsur utama (Cu, Pb,
Zn, Ag, W, Sb, Ba, Ni, Mn, Fe, Cr, Sn) dan 10 unsur berguna baik
sebagai unsur pennyertamaupun untuk pemetaan geologi: V, P, As, Mo,
B, Be, Cd, Co, Ni, Y.
Optical emission spectrometry yang langsung dibaca :
quantometer, yang mengukur secara simultan 7 unsur dan 26 unsur
jejak.
Interpretasi Data Geokimia
Interpretasi data geokimia melibatkan kesimpulan statistik dan
geologi. Perlu disadari bahwa kesuksesan interpretasi data
tergantung pada keberhasilan porgram pengambilan conto. Jika
mungkin program pengambilan conto dibuat fleksibel sehingga
interpretasi dapat dilakukan secara progresif, mulai dari
interpretasi subyektif, diteruskan dengan prosedur yang lebih
kompleks sampai kemungkinan anomali ditemukan atau sampai dapat
dikenali tanpa ragu jika tidak terdapat anomaly.
1. Pengolahan Data Geokimia Strategis
Geokimia strategis dan analisis multi unsur dengan data yang
banyak (33 unsur/ conto) membutuhkan pengolahan data dengan
komputer. Analisis ini sering dilakukan di pusat-pusat pengolahan
data. Prospektor hanya perlu menyediakan peta lokasi dan data
lapangan (buku catatan penyontoan).
Pengolahan data dimulai dengan mengambil informasi geokimia dari
conto yang dikumpulkan. Hal ini dapat diperoleh dengan cara
mengelompokkan conto dengan indeks yang sama, sebagai berikut:
Hasil analisis dari laboratorium
Koordinat conto
Observasi lapangan
Pengolahan data melibatkan manipulasi sejumlah besar variabel
(nilai conto). Ini dapat menentukan variabilitas dalam dan antara
populasi conto. Ada tiga metode statistik yang digunakan: pertama
melibatkan pengolahan variabel yang diambil satu persatu (analisis
univariate), kedua teknik analisis bivariate, dan ketiga analisis
multivariate.
Analisi univariate atau analisis elementer memungkinkan
perangkuman karakteristik dari distribusi unsur baik melalui
penghitungan maupun secara grafis. Grafik yang disajikan untuk
distribusi unsur tertentu dapat digunakan untuk menentukan hukum
statistik mana yang sesuai dengan distribusi unsur atau menentukan
populasi yang berbeda (jika ada) dalam conto global.
Analisis statistik bivariate terdiri dari analisis dua karakter
dari variasi simultan , baik dengan grafik ataupun perhitungan
koefisien korelasi linier.
Analisis multivariate terdiri dari: regresi multiple dan
analisis faktorial. Regresi multiple memungkinkan variasi-variasi
dari suatu variabel dihubungkan dengan variasi-variasi dari satu
atau beberapa variabel lain. Gunanya untuk membantu menonjolkan
atau mengeliminasi material logam dari endapan primer. Contohnya Cu
yang tinggi yang berasosiasi dengan batuan basa dapat ditekan atau
dihapus dengan studi distribusi Ni, Co dan V. Di lain pihak anomali
yang signifikan akan kelihatan lebih kontras. Analisis faktorial
bertujuan mendapatkan informasi dari data numerik yang besar.
Sintesis ini membutuhkan perhitungan matematis yang kompleks.
Contohnya jika satu seri plutonik dipelajari, dimulai dengan data
kimia Fe, Mg dan Ti dikelompokkan pada faktor yang sama., ini dapat
mengekspresikan variasi dalam level mineral feromagnesia dalam
conto yang berbeda. Dalam prospeksi geokimia, fakta-fakta ini dapat
dapat menggambarkan kehadiran berbagai mineralisasi, kontras antara
unit geologi utama, fenomena pedologi, dan sebagainya. Penyajian
hasil disajikan dalam bentuk :
peta data mentah
peta nilai anomali dengan menggunakan pola yang berbeda
peta dari background geokimia lokal
2. Geokimia Taktis
Jika data tidak terlalu banyak, tidak perlu pengolahan data
dengan komputer. Konsekuensinya prospektor harus memproses dan
menyajikan sendiri datanya.Analisis statistik elementer dapat
membantu memisahkan background dari anomali. Hal ini dapat
dilakukan secara manual melalui perhitungan nilai rata-rata,
deviasi standar dapat pula disajikan dalam bentuk grafis dengan
melakukan langka-langkah sebagai berikut:
Pemilihan data populasi yang tepat, sebesar mungkin dan
sehomogen mungkin
Pengumpulan harga-harga menjadi jumlah kelas yang cukup
Menghitung frekuensi tiap kelas kemudian plot terhadap unit
kelas untuk mendapatkan histogram
Menghaluskan histogram untuk mendapatkan kurva frekuensi
Pengeplotan frekuensi kumulatif sebagai ordinat untuk
mendapatkan kurva frekuensi kumulatif yang merupakan bagian
integral dari kurva frekuensi.
Dengan mengubah ordinat di atas menjadi skala probabiliti, maka
kurva frekuensi akan menjadi garis lurus
APLIKASI GEOKIMIA DALAM PANAS BUMIPada penelitian panas bumi
dengan menggunakan metoda geokimia, data yang digunakan adalah data
kimia manifestasi air panas, data kimia tanah dan udara tanah. Data
tersebut digunakan untuk memprediksi kondisi fluida reservoir.
Kimia Manifestasi Air Panas
Dalam eksplorasi geokimia, hal yang dapat ditentukan dari data
kimia manifestasi air panas adalah :
Sifat kimia air panas
Tipe fluida reservoir
Temperatur reservoir
Asal air panas
Pola aliran air panas
Sifat Kimia
Sifat kimia meliputi karakteristik tiap unsur, dimana rasio
perbandingan unsur-unsur kimia yang terkandung di dalam manifetasi
air panas dapat digunakan untuk mengetahui hal-hal sebagai berikut
(Nicholson, 1993) :
Asal fluida reservoir
Kemungkinan terjadinya pencampuran
Aliran fluida panas bumi
Pemanasan uap air (steam heating)
Daerah permeabel (zona upflow)
Mendelineasi daerah potensi panas bumi
Tipe Fluida Reservoir
Dikenal 5 tipe fluida panas bumi dengan karakteristik sebagai
berikut :
Air Klorida
Umum dijumpai pada sistem bertemperatur tinggi (>225C)
Mengandung Na+, K+, Ca+2, Mg+2 sebagai kation.
Berasosiasi dengan gas CO2 dan H2S.
pH netral atau sedikit asam dan basa tergantung CO2
terlarut.
Berasosiasi dengan zona alterasi argilik-propilitik.
Terbentuk endapan sinter silika.
Sangat baik sebagai geotermometer.
Air Sulfat
Kandungan sulfat > 1000 ppm
SO4 tinggi akibat oksidasi H2S pada vadose zone dan
menghasilkan
H2SO4 :
H2S + 2O2 = H2SO4
Ditunjukkan dengan manifestasi berupa kolam lumpur.
Terbentuk di bagian paling dangkal pada sistem panas bumi
akibat
kondensasi uap air ke dalam air permukaan.
Bersifat asam.
Berasosiasi dengan zona alterasi argilik lanjut.
Tidak dapat digunakan sebagai geotermometer.
Air Bikarbonat
HCO3 merupakan anion utama.
Na merupakan kation utama.
Di bawah muka air tanah bersifat asam lemah, tetapi dapat
bersifat basa oleh hilangnya CO2 terlarut di permukaan.
Terbentuk pada daerah pinggir dan dangkal akibat adsorbsi gas
CO2 dan kondensasi uap air ke dalam air tanah.
Berasosiasi dengan zona alterasi argilik.
Kehadiran batugamping di bawah permukaan dapat membentuk endapan
sinter travertin (CaCO3).
Air Sulfat-Klorida
pH sekitar 2-5.
Komposisi klorida dan sulfat hampir sama.
Pada umumnya merupakan hasil pencampuran dari air klorida dan
sulfat.
Dilusi Klorida-Bikarbonat
pH mendekati netral (6-8).
Klorida sebagai anion utama.
Hasil pelarutan air klorida oleh air tanah ataupun air
bikarbonat.Reservoir dan Asal Air Panas
Dengan menggunakan diagram segitiga Cl-Li-B, maka dapat
diinterpretasikan asal air panas yang muncul menjadi manifestasi di
permukaan. Bila kandungan Cl yang relatif lebih tinggi dibandingkan
B dan Li, maka hal ini menunjukkan bahwa air panas ini berasal dari
proses volkanik magmatik yang membawa gas HCl dan H2S terlarut
(Nicholson, 1993). Bila kandungan B relative lebih tinggi dibanding
Cl dan Li maka dapat diinterpretasikan bahwa batuan sampingnya
adalah batuan sedimen, dimana pengayaan manifestasi air panas di
permukaan tersebut dimungkinkan karena adanya interaksi fluida
panas selama di perjalanan menuju permukaan. Sedangkan bila
kandungan Li relatif lebih tinggi dibanding Cl dan B, maka dapat
diperkirakan bahwa telah terjadi interaksi fluida dengan batuan
dalam proses migrasinya menuju permukaan, batuan yang dimaksud
dapat berupa batuan beku, piroklastik maupun metamorf.
Temperatur Reservoir
Dalam menghitung perkiraan awal temperatur reservoir maka metoda
yang digunakan adalah geotermometer dari data kimia air panas.
Berikut ini adalah syarat-syarat kelayakan suatu air panas dapat
dijadikan sebagai geotermometer :
Kecepatan aliran > 2 kg/detik.
Tidak terjadi hilang uap dan gas.
Temperatur mata air harus mendidih atau hampir mendidih ( >
90 0C).
pH mendekati netral
Dari syarat-syarat di atas maka air tipe klorida merupakan
tipikal air terbaik sebagai geotermometer dikarenakan pH-nya yang
netral. Berikut ini adalah metoda-metoda yang digunakan dalam
perhitungan larutan geotermal :
Geotermometer Silika
Geotermometer K-Na
Geotermometer Na-K-Ca
Geotermometer K-Mg
Kimia Tanah dan Udara Tanah
Menurut Nicholson (1993), data kimia tanah dan udara tanah
dimaksudkan untuk mengetahui hal-hal berikut :
Mengidentifikasi daerah permeabel
Mengidentifikasi kemungkinan upflow
Mendelineasi daerah prospek
Tahapan Kegiatan
Tahapan kegiatan dalam pengambilan dan analisis contoh serta
format penyajian data dalam survei geokimia panas bumi mencakup
kegiatan pralapangan, lapangan dan laboratorium.1. Kegiatan
pralapangan
Kegiatan pralapangan meliputi studi literatur dan analisis data
sekunder, serta penyiapan peralatan dan pereaksi. Studi literatur
dan analisis data sekunder merupakan kegiatan pengumpulan dan
analisis data pustaka melalui identifikasi terhadap hasil
penyelidikan terdahulu yang berkaitan dengan geokimia, berdasarkan
informasi geologi regional, peta topografi, foto udara, citra
satelit dan geografi daerah penyelidikan yang ada atau pernah
dilakukan di daerah yang akan diselidiki.
Sedangkan penyiapan peralatan dan pereaksi dilakukan dengan cara
kalibrasi peralatan dan standarisasi pereaksi yang akan
digunakan.
2. Kegiatan Lapangan
Kegiatan lapangan meliputi pengamatan, pengukuran, dan
pengambilan contoh. Pengamatan Pengamatan dilakukan terhadap jenis
manifestasi, endapan dan identifikasi sifat kimia dan fisika air,
yaitu:
a)jenis manifestasi: tanah panas, tanah panas beruap, kolam
lumpur panas, geyser, mata air panas, fumarol, dan solfatar.
Keterdapatannya pada suatu daerah penyelidikan dapat langsung
diamati di lapangan dengan kasat mata.
b)jenis endapan pada manifestasi dapat dibedakan antara sinter
karbonat, sinter silica, oksida besi dengan cara meneteskan HCl 1 N
pada endapan yang terdapat di sekitar munculnya manifestasi mata
air panas.
c)Identifikasi sifat fisika air yang muncul pada manifestasi
dapat dilakukan dengan eara mengetahui sifat fisik air tersebut,
diantaranya: rasa (tawar, asin, pahit, asam), bau (bau belerang
H2S) dan wama (jernih, keruh, putih, dll).
Pengukuran parameter-parameter pada daerah penyelidikan
meliputi:
temperatur manifestasi dan udara di lokasi,
pH air,
debit air panas/dingin,
electric conductivity (EC) air panas/dingin,
koordinat dan ketinggian lokasi pengambiian eontoh.
pengukuran C02, CO, H2S dan NH3 dilakukan pada manifestasi
hembusan uap air, fumarol dan solfatar.
luas manifestasi.
Pengambilan Contoh.
Pengambilan contoh dilakukan terhadap air, gas, tanah dan udara
tanah.
3. Kegiatan Laboratorium Kegiatan laboratorium meliputi
preparasi contoh clan analisis unsur dengan menggunakan metode
konvensional dan atau instrumen.
Preparasi Contoh
Contoh sebelum dianalisis kandungan unsur-unsurnya perlu
dipersiapkan terlebih dahulu. Preparasi contoh siap analisis
ditempuh melalui kegiatan mulai dari penyusunan contoh agar tidak
terjadi kesalahan sistematis penyontohan dan penyediaan duplikat
untuk memantau presisi analisis kimia. Penyusunan contoh berikut
duplikat dilakukan secara random dalam tempat yang tersedia.
Analisis Contoh
Analisis Contoh sebagian dilakukan di lapangan terutama pH, T,
debit dan electric konduktiviti air. Sedangkan untuk penentuan
kadar unsur-unsur tertentu dilakukan di laboratorium. Parameter
yang dianalisis dilakukan terhadap contoh air, gas, tanah dan udara
tanah.
Tata Cara Pengambilan ContohPengambilan contoh air.
Pengambilan contoh air dilakukan terutama pada mata air panas,
dan sebagai pembanding dilakukan juga terhadap mata air dingin.
Pengambilan contoh air panas dilakukan pada tempat dimana
temperatur dan debitnya paling tinggi, sehingga kontaminasi oleh
lingkungannya dapat dihindari seminimal mungkin. Pengambilan contoh
air dilakukan untuk dua tujuan, yaitu untuk analisis unsur dan
analisis isotop (180 dan 2H).
Peralatan dan pereaksi yang digunakan
a. Botol poliethylene bervolume 500 ml, yang tahan terhadap
asam, panas dan korosif
b. Botol isotop 180 dan 2H bervolume 15 ml terbuat dari gelas
yang berpelapis aluminium foil.
c. Syringe plastik tahan panas bervolume minimal 50 ml.
d. Filter holder diameter 25 milimeter
e. Kertas filter porositas 0,45 micrometer
f. GPS, altimeter, kamera, stop watch
g. pH meter digital, pH meter paper, electric
conductivitimeter
h. Sarung tangan karet tahan panas
i. HN03 1: 1
Pengukuran parameter pada contoh air dilapangan meliputi:
a. Pengukuran temperatur
b. Pengukuran debit air
c. Pengukuran pH air
d. Pengukuran electric conductiviti.
Cara Pengambilan contoh air untuk analisis unsur
a. Contoh air yang akan diambil harus disaring menggunakan
kertas saring (porous filter) berukuran 0,45 micrometer.
b. Botol yang akan digunakan untuk menyimpan contoh dibilas
dengan menggunakan contoh air yang sudah disaring.
c. Contoh air dibagi menjadi 2 botol bevolume minimal 500
mI.
d. Botol pertama langsung dikemas dan diberi kode lokasi sebagai
bahan untuk analisis anion (CI, HC03, S04, F, C03)
e. Botol kedoo sebelum dikemas diasamkan dengan penambahan HN03
1 : 1 sampai pH 2, sebagai contoh air untuk analisis kation (Na, K,
Li, Mg, B, Ca, Fe, AI, As), Si02, dan NH4Cara Pengambilan contoh
air untuk analisis isotop
a. Harus dihindari kontaminasi oleh udara luar
b. Botol yang digunakan untuk menyimpan contoh air, botol kecil
bervolume 15 ml.
c. Botol dibilas dengan menggunakan contoh air yang akan
diambil.
d. Botol harus diisi dengan contoh air sampai penuh dan tidak
terbentuk gelembung udara di dalam botol, apabila terdapat
gelembung maka pengambilan contoh harus diulang.
e. Pengisian dan penutupan botol dilakukan di dalam air dan
ditutup rapat serta diisolasi.
f. Botol contoh diberi label sesuai lokasi pengambilan
contohPengambilan contoh gas.
Pengambilan contoh gas dilakukan terutama pada hembusan gas,
fumarol, atau solfatar. Pengambilan tersebut dilakukan dengan
tujuan, untuk mengetahui komposisi gas secara kualitatif melalui
pengukuran langsung di lapangan dan kuantitatif di
laboratorium.
Peralatan dan pereaksi yang digunakan dalam pengambilan contoh
gas
a) Alat detektor gas (pompa isap gas, tube gelas detektor gas
spesiflk untuk gas C02, CO, H2S dan NH3b) Tabung vacuum volume
minimal 100 ml.
c} Termometer digital
d. GPS, altimeter, kamera
c) Selang silicon rubber
d) Sarung tangan karet tahan panas
e) Corong poliethylene
f) Masker gas
g) Stopwatch
Cara Pengukuran gas secara kualitatif.
a)Pengukuran temperatur hembusan gas, fumarol, atau solfatar
menggunakan termometer digital dalam satuan 0C.
b)Corong yang posisinya dibalikan dipasang pada hembusan gas,
fumarol,atau solfatar dan dihubungkan dengan selang silicon
rubber.
c) Kedua ujung tube detektor gas dipatahkan dan segera pasang
salah satu ujung tube pada pompa gas dan ujung yang lain pada
selang silikon rubber pada poin 2.
d) Menarik pompa gas hingga volume minimal 50 ml dan biarkan
untuk beberapa saat
e) Mengamati skala tube detektor gas untuk mengetahui
konsentrasi gas secara kualitatif berdasarkan perubahan warna pada
tube detektor tersebut.
Cara Pengambilan contoh gas untuk analisis kuantitatif.
a)Pengukuran temperatur hembusan gas, fumarol, atau solfatar
menggunakan termometer digital dalam satuan 0C. Manifestasi yang
sulit dijangkau oleh termometer digital, pengukuran temperatur
dapat dilakukan menggunakan termometer maksimum.
b)Corong yang posisinya dibalikan dipasang pada hembusan gas,
fumarol,atau solfatar dan dihubungkan dengan selang silicon
rubber.
c)Semburan dan atau hembusan gas dialirkan melalui corong yang
poslsmya dibalikan dan dihubungkan dengan selang silicon rubber ke
tabung vacuum yang berisi larutan NaOH 25 % sebanyak 1/5 volume
tabung.
d)Tabung vacuum contoh diberi label sesuai lokasi pengambilan
contoh.
Pengambilan Contoh Tanah
Pada lokasi titik amat yang telah diukur koordinatnya dan
dipatok dilakukan pemboran dengan hand auger sampai kedalaman
80-100 cm (horizon B).
Contoh tanah yang di peroleh dikeluarkan dari mata bor, untuk
kemudian didiskripsi secara umum yang meliputi jenis tanah, wama,
besar butir, hubungan antara butir serta kalau memungkinkan sifat
fisik alterasinya
Selanjutnya contoh pada horizon B diambil kurang Iebih 200 gram
untuk analisis kandungan Hg dan pH.
Peralatan
a) Termometer digital
b) GPS, altimeter, kamera
c) Hand auger
d) Obeng dan botol atau plastik contoh
Cara Pengambilan Contoh Tanah
Contoh tanah yang diperoleh pada kedalaman 80-100 cm, dibagi 2
bagian. Satu bagian untuk analisis pH dan satu bagian lagi untuk
analisis Hg. Contoh tanah untuk bahan analisis Hg, dikeringkan
dengan diangin-anginkan dalam baki pengering tanpa kena sinar
matahari langsung. Setelah kering, contoh digerus pelan sampai
ukuran 80 (delapan puluh) mesh untuk kemudian disaring dengan
saringan Stainles Steel. Hasil yang diperoleh dari penyaringan
kemudian dimasukkan kedalam plastik diberikan label lokasi titik
amat dan siap untuk dianalisis di laboratorium. Selama penyimpanan
dan pembawaan contoh dari lapangan ke laboratorium, harus dihindari
kontak dengan temperatur tinggi untuk mencegah terjadinya
penguraian dan penguapan sebagian konsentrasi Hg.
Pengambilan Contoh Udara Tanah
Pengambilan contoh udara tanah untuk mengetahui kandungan CO2
dilakukan setelah pengambilan contoh tanah.
Peralatan dan pereaksi
a) Kimoto Handy Sampler
b) Stop watch
c) Larutan NaOH
d) Termometer digital
Tata Cara Pengambilan dan Analisis Contoh Serta Format Penyajian
Data Dalam Survei Geokimia Panas Bumi
Cara Pengambilan Udara tanah dan Pengukuran T udara tanah
Pipa PVC dihubungkan dengan alat Kimoto Handy Sampler dengan
selang dimasukkan kedalam lubang bor bekas pengambilan contoh
tanah, kemudian lubang bor ditutup bagian atasnya. Dalam keadaan
demikian udara dalam lubang dikeluarkan atau divacumkan selama
kurang lebih 5 (lima) menit dan dibiarkan selama kurang lebih 5
(lima) menit juga. Filter house dari alat dihubungkan dengan selang
kedalam lubang bor yang akan diambil contoh udara tanahnya.
Seterusnya contoh udara tanah atau gas CO2 dihisap dengan
mempergunakan pompa hisap tekan yang dapat diatur kecepatannya
dengan tombol kontrol speed, dengan kecepatan 0.5 liter per menit.
Selanjutnya contoh udara tanah atau gas C02 tersebut dialirkan
kedalam rotameter atau flow meter melalui bypass valve, kemudian
dialirkan kedalam tabung reaksi yang telah tersedia dan berisi
larutan NaOH guna menangkap gas C02 ("absorpsi"). Akhimya larutan
NaOH yang telah mengandung contoh udara tanah atau gas CO2 dalam
tabung tersebut dimasukkan kedalam botol plastik penyimpanan yang
bersih, ditutup rapat dengan diberi label bernomor sesuai dengan
lokasi titik amat .
Pengukuran temperatur dalam lubang bor dilakukan dengan
menggunakan termometer digital. Pipa indicator ("stick/probe") yang
dihubungkan kabel dengan alat Termometer digital dimasukkan kedalam
lubang bor bekas contoh tanah dan udara tanah, selanjutnya ditutup
rapat jangan sampai kontak udara sekitar dan dibiarkan beberapa
saat sambil di baca dalam Termometer digital dan menunjukkan angka
yang relatif stabil untuk dicatat sebagai temperatur pada kedalaman
lubang bor diharapkan hasil pengukuran temperatur pada lubang bor
mencerminkan kondisi lubang pada waktu pengambilan contoh tanah dan
udara tanah.
Tata Cara Analisis Contoh
Contoh yang diperoleh dari lapangan, dibawa ke laboratorium
untuk dianalisis sesuai dengan parametemya. Analisis pH tanah,
dilakukan langsung terhadap tanah yang masih segar diambil di
lapangan, sedangkan untuk analisis Hg, diperlakukan pengerjaan
preparasi contoh seperti berkut.
a) Contoh tanah dikering udarakan atau diangin-angin pada
temperatur kamar, hindari penjemuran dibawah matahari agar tidak
terjadi penguapan unsur Hg.
Tata Cara Pengambilan dan Analisis Contoh Serta Format Penyajian
Data Dalam Survei Geokimia Panas Bumi
Analisis Air
Contoh air yang diperoleh dianalisis menggunakan beberapa
Metode, yaitu: Dengan Metode tersebut diperoleh data pH tanpa
satuan, EC dalam satuan mhos/cm.
sedangkan konsentrasi lainnya dalam satuan mg/L.
Analisis contoh isotop 180 dan 2H
Analisis contoh isotop 180 dan 2H air, menggunakan
spectrophotometer massa, untuk:
mengetahui kualitas interaksi fluida dengan mineral batuan yang
mungkin telah terjadi. Konsentrasinya disajikan dalam satuan per
million (/00).
Analisis Gas
Contoh gas yang pada umumnya diperoleh dari manifestasi fumarol
dan atau solfatar, dianalisis menggunakan 2 Metode, yaitu:
Berdasarkan alat gas kromatografi untuk mengetahui konsentrasi,
CO, CH4, H2, 02+Ar, N2, NH3, S02, sedangkan CO2, H2S dan HCI dengan
Metode titrimetri.
Konsentrasi H20 dalam contoh gas diketahui dengan perhitungan
penimbangan berat gas total dan dalam contoh.
Analisis tanah dan udara tanah
Analisis pH tanah
Analisis pH tanah, ditimbang sebanyak 10 (sepuluh) gram tanah,
dimasukkan ke dalam beaker glass dengan menambahkan 40 (empatpuluh)
mi aquadest dan diaduk.
Campuran tanah dan aquadest ini di ukur pH nya dengan pH Meter
Digital.
Analisis Konsentrasi Hg tanah
Contoh tanah berukuran 80 (delapan puIuh) mesh, ditimbang dan
dianalisis menggunakan alat Mercury Analyzer Zeeman. Konsentrasi Hg
diperoleh dalam satuan nanogram, di konversi terhadap berat contoh
yang ditimbang, maka akan diperoleh konsentrasi Hg dalam satuan
ppb, konsentrasi Hg yang diperoleh dikoreksi oleh konsentrasi H20-
tanah dari masing-masing contoh tanah.
Analisis Konsentrasi CO2 udara tanah
Analisis contoh CO2 udara tanah untuk mengetahui konsentrasi CO2
dari masing masing titik amat lokasi sampling, menggunakan Metode
titrasi terhadap contoh CO2 dalam larutan NaOH berlebih.
Konsentrasi CO2 dalam larutan NaOH contoh di titrasi dengan Metode
asam basa, dan dikoreksi dengan temperatur !ubang bor, temperatur
udara di lokasi ketika berlangsungnya pengambilan contoh, serta
elevasi tofografi dari masing-masing titik amat pengambilan contoh.
Konsentrasi CO2 diperoleh dalam satuan %, di plot pada peta
distribusi konsentrasi CO2Data yang Dihasilkan
Data geokimia yang diperoleh, dievaluasi dan diinterpretasikan
untuk mengetahui kondisi fluida bawah permukaan (komposisi kimia
air/gas, tipe air/gas dan estimasi temperatur bawah permukaan).
Hasil penyelidikan pendahuluan geokimia dituangkan dalam bentuk
laporan yang dilengkapi dengan diagram-diagram geokimia dan peta
sebaran manifestasi dengan skala 1:100.000, skala 1 :50.000 atau
lebih besar, disajikan dalam bentuk:
a)Peta distribusi titik amat pengambilan contoh dan jenis
manifestasi Panas bumi pada peta lokasi penyelidikan.
Hasil analisis air panas dan air dingin, berbentuk tabel berisi
data pH tanpa satuan, electric conductivity dalam satuan mhos/cm
dan konsentrasi senyawa kimia lainnya seperti: CI, HC03, S04, F,
Na, K., Li, Mg, B, Ca, Fe, AI, As, silika serta NH4 dalam satuan
mg/L, isotop 180 dan 2H.
b)Hasil analisis konsentrasi Hg tanah dalam satuan part per
billion (ppb)
c)Hasil analisis kandungan C02 udara tanah, dalam satuan persen
(% )
d)Hasil analisis kimia gas dari contoh gas, dalam satuan %
mol/mol untuk senyawa gas seperti: CO2, H2S, CO, CH4, H2, 02+Ar,
N2, NH3, S02, HCI dan H20.
e)Hasil analisis kimia isotop 180 dan 2H, dalam satuan per mill
(0/00)
f)Plot air panas pada diagram segitiga CI, S04, HC03, diagram
segitiga Cl/100, Li, B/4, dan diagram segitiga Na/lOOO, K/100, Mg
dan distribusi isotop 180 dan 2H.
g)Peta kontur distribusi Hg tanah dan C02 udara tanah.
h)Estimasi temperatur bawah permukaan.
i)Estimasi potensi energi panas bumi hipotetis (Mwe).
APLIKASI GEOKIMIA DALAM GUNUNGAPIPemantauan terhadap kegiatan
gunungapi ini menggabungkan metode-metode geologi, geofisika, dan
geokimia. Analisis kimia memegang peranan penting, penerapannya
mencakup analisis batuan, conto air gunungapi, dan gas yang
dihasilkan oleh gunungapi. Hasil analisis batuan menunjukkan
komposisi senyawa utama yang ada di gunungapi. Data ini berguna
untuk mengetahui karakteristrik batuan / magma gunungapi dan
meramalkan kegiatan di masa yang akan datang. Hasil analisis conto
air menunjukkan kandungan senyawa yang terdapat pada air kawah
gunungapi. Datanya berguna untuk mengetahui tingkat keasaman atau
kebasahan yang berkaitan dengan tingkat kegiatan gunungapi.
Hasil analisis gas menunjukkan kandungan dan komposisi gas yang
dilepaskan oleh gunungapi. Datanya mencerminkan tingkat kegiatan
dan meramalkan kapan suatu gunungapi kemungkinan akan meletus
(Badrudin, 1994).
Vulkanisma adalah gejala penerobosan magma kepermukaan bumi,
yang ditentukan oleh beberapa kegiatan seperti letusan,
penghamburan abu, aliran lahar, solfatar, getaran gempa bumi dan
sebagainya.
Aplikasi Geokimia dalam Gunung api sama halnya dengan aplikasi
geokimia untuk panas bumi yang telah dibahas secara rinci lebih
dahulu, karena sebagian besar panas bumi merupakan hasil dari panas
oleh aktivitas vulkanik(gunung api).Analisis Batuan
Analisis batuan gunung api bertujuan unruk mengetahui komposisi
kimia penyusun mineral/batuan vulkanik sehingga dapat di ketahui
komposisi magma gunung api Tersebut. Dengan megetahui komposisi
magma sangat membantu dalam prediksi perilaku erupsi gunung api
tersebut. Komposisi magma mulai dari basaltic yang sangat minim
SiO2 namun melimpah Fe, Mg, Ca relative encer dan sangat panas,
atau magma dengan komposisi andesitic-rhyolitic yang lebih kaya
akan SiO2 yang lebih kental.
Selain itu dalam analisis batuan betujuan untuk menganalisa
unsure-unsur jejak(trace element) dan merupakan minor element,
seperti Rubidium(Rb), Barium(Ba), Stronsium(Sr), Nikel(Ni),
Cobalt(Co), Vanadium(V), Croom(Cr), Lithium(Li), Sulphur(S), dan
Plumbum(PB). Unsur-unsur ini sangat berguna untuk menentukan ganesa
magma, misalnya kandungan Sr dan Pb pada basal oceanic mencirikan
asalnya dari mantel bumi.Analisa Gas SolfataraSolfatara adalah
merupakan manifestasi darii aktivitas gunungapi aktif yang
mengeluarkan gas2 yang berasal dari uap magma yang keluar melalui
fumarol atau rekahan-rekan di sekitar mata air panas. Kandungan-
kandungan gas seperti H2O, CO2, H2S, HCl, SO2, N2 , O2, dapat
memberikan informasi tentang peningkatan aktivitas
gunungapi.Analisa Air
Analisis geokimia air meliputi air kawah, air panas dan air
dingin. Analisis conto air di lapangan, meliputi : pengukuran
temperatur udara, air, pengukuran pH, bau, warna, kekeruhan,
pengukuran debit air. Selanjutnya dilakukan analisa di laboratorium
untuk menentukan komposisi kimia yang terkandung di dalamnya.
Seperti prosedur dalam analisa kimia air dalam penyelidikan
geokimia panas bumi.APLIKASI GEOKIMIA DALAM MINYAK BUMI
Analalisis geokimia bertujuan untuk mengetahui komposisi kimia
dari suatu hidrokarbon. Komposisi kimia ini akan dapat menjelaskan
apakah suatu batuan dapat menghasilkan hidrokarbon atau apakah
hidrokarbon X berasal dari batuan induk Y. Batuan Induk
Terminologi umum batuan induk adalah batuan sedimen berbutir
halus dan oleh Waples (1985) dalam Subroto (2000), batuan induk
dibedakan menjadi beberapa pengertian sebagai berikut.
Batuan induk efektif (effective source rock): setiap batuan
induk yang telah membentuk dan mengeluarkan hidrokarbon.
Mungkin batuan induk (possible source rock): setiap batuan induk
yang belum pernah dievaluasi potensinya, tapi mempunyai kemungkinan
membentuk dan mengeluarkan hidrokarbon.
Batuan induk potensial (potential source rock): setiap batuan
sedimen yang belum matang diketahui mampu menghasilkan dan
mengeluarkan hidrokarbon jika tingkat kematangan termalnya
bertambah tinggi.
Definisi spesifik batuan induk diberikan oleh Hunt (1979) yaitu
sedimen berbutir halus yang dalam kondisi alaminya membentuk dan
mengeluarkan cukup hidrokarbon untuk menghasilkan akumulasi
komersial minyak atau gas.
Evaluasi standar yang sering digunakan untuk identifikasi batuan
induk menurut Rondeel (2001), Barker (1979) dan Hunt (1979) antara
lain sebagai berikut:Kuantitas Material OrganikJumlah material
organik yang terdapat di dalam batuan sedimen hampir selalu
dinyatakan sebagai karbon organik total (TOC). Karbon organik total
(Total Organic Carbon: TOC) adalah jumlah karbon organik (tidak
termasuk karbon karbonat) yang dinyatakan sebagai persen berat dari
batuan kering (dry rock). Yang dimaksud karbon organik adalah zat
karbon yang berasal dari zat organic dan bukan berasal dari
karbonat (misalnya gamping). Beberapa perkiraan nilai TOC minimum
untuk batuan induk disajikan dalam Tabel 2.1
(Koesoemadinata,1980).
Batuan yang mengandung TOC < 0,5 % dipertimbangkan sebagai
berpotensi rendah dan miskin material organik. Jumlah hidrokarbon
yang terbentuk oleh batuan ini begitu kecil sehingga eksplusi
benar-benar tidak terjadi. Selanjutnya, kerogen yang ada pada
batuan miskin (lean rock) ini akan cenderung teroksidasi.Batuan
yang mengandung TOC antara 0,5 % dan 1,0 % berada pada batas antara
berpotensi rendah dan baik. Batuan ini tidak akan menjadi batuan
induk yang sangat efektif, tapi mungkin dapat mengeluarkan
hidrokarbon dalam jumlah yang kecil jadi tidak boleh terlalu
diabaikan. Kerogen dalam batuan yang mengandung TOC < 1% secara
umum teroksidasi, sehingga potensinya membentuk hidrokarbon
terbatas.Batuan yang mengandung TOC > 1% seringkali mempunyai
potensi yang besar. Pada beberapa batuan, TOC antara 1% dan 2%
berasosiasi dengan lingkungan pengendapan pertengahan antara
oksidasi dan reduksi, tempat terjadinya pengawetan material organik
yang kaya lemak dan berpotensi membentuk minyak bumi. TOC lebih
dari 2% seringkali menandakan lingkungan sangat reduksi dengan
potensi yang sangat baik.Harga TOC digunakan sebagai kriteria awal
dalam merekomendasikan batuan untuk dianalisis lebih lanjut. Banyak
batuan yang mempunyai harga TOC tinggi, tapi mempunyai potensi
rendah karena kerogen yang terkandung berupa material kayuan
(woody) atau telah teroksidasi kuat. Jadi, harga TOC tinggi memang
diperlukan tapi kriteria itu tidak cukup untuk menentukan batuan
induk yang baik. Untuk itu, diperlukan penentuan apakah kerogen
yang ada berkualitas untuk membentuk hidrokarbon.Tipe Material
OrganikMaterial organik dalam batuan induk berpotensi harus bertipe
yang mampu menghasilkan hidrokarbon. Tipe material organik
mempunyai peranan penting pada sifat dasar dari produk petroleumnya
(minyak atau gas).Istilah kerogen seringkali merujuk kepada
material organik dalam batuan induk yang menghasilkan minyak ketika
terpanaskan. Kerogen didefinisikan oleh Hunt (1979) sebagai semua
material organik yang terurai dalam batuan sedimen yang tidak larut
dalam asam non oksidasi, basa dan pelarut organik. Sedangkan
definisi dari Allen dan Allen (1990) bahwa kerogen adalah bagian
dari material organic dalam batuan yang tidak larut dalam pelarut
organik biasa. Sifat tidak larutnya karena besarnya ukuran
molekulnya. Perbedaan tipe kerogen dapat diidentifikasi dari
konsentrasi lima unsur primer yaitu karbon, hidrogen, oksigen,
nitrogen dan sulfur. Smith et al. (2004) juga memberikan definisi
tentang kerogen yaitu matriks organik yang tidak larut dalam
pelarut organik biasa dan dapat dipisahkan dari mineral anorganik
dengan cara melarutkan dengan HCl dan HF.Terdapat empat tipe
kerogen yang dua di antaranya cenderung menghasilkan minyak
(Barker, 1979; Waples, 1985 dan Smith et al., 2004). Tipe kerogen
secara rinci disajikan dalam Tabel 2.3 di bawah ini.
Kematangan Material OrganikTipe material organik yang dapat
menghasilkan minyak dan gas harus telah matang agar menghasilkan
minyak dan gas bumi. Parameter kematangan yang sering dipakai
adalah reflektansi vitrinit (Ro). Metode Ro ini berdasarkan pada
fakta bahwa naiknya temperature akan meningkatkan harga reflektansi
dari vitrinit. Beberapa kekurangan dari metode ini yaitu seringkali
pada batuan vitrinit tidak hadir karena telah terombak sehingga
harga Ro tidak mencerminkan kematangan.Harga Ro juga dapat
dikaitkan dengan pembentukan hidrokarbon. Menurut Rondeel (2001),
kebanyakan kerogen memasuki pembentukan minyak pada nilai Ro
sekitar 0.6 %. Puncak pembentukan minyak sampai sekitar Ro 0.9 %,
dan akhir dari pembentukan minyak pada nilai Ro sekitar 1.35 %.
Kemudian pada nilai Ro sekitar 1.5 % mulai terjadi pembentukan
gas.
Kematangan juga seringkali dilihat dari harga Tmaks yang didapat
dengan pirolisis Rock Eval. Tmaks merupakan nilai temperatur pada
saat hidrokarbon yang terbentuk dari material organik mencapai
nilai maksimum. Batas kematangan material organik secara umum
terletak pada harga Tmaks. 435o C (Subroto, 2000).Analisis
BiomarkerBiomarker (biological marker, molecular fossil) adalah
senyawa organic kompleks yang tersusun dari unsur C, H dan unsur
lainnya yang ditemukan dalam minyak, bitumen, batuan dan sedimen
serta menunjukkan sedikit atau tanpa perubahan dalam strukturnya
dari molekul organik asalnya (organisme hidup) (Peters dan
Moldowan, 1993). Untuk mendeteksi senyawa biomarker dalam
hidrokarbon ataupun batuan induk digunakan metode kromatografi
yaitu proses pemisahan campuran suatu senyawa berdasarkan sifat
fisiokimianya. Kromatografi yang sering dipakai untuk pemisahan
komponen hidrokarbon adalah Gas Chromathography (GC) dan Gas
Chromathography Mass Spectrometry (GCMS).Satuan struktur dasar
biomarker adalah isoprena (metilbutadiena) yang mempunyai lima atom
karbon. Senyawa-senyawa yang tersusun dari isoprene disebut
terpenoid atau isoprenoid atau isopentenoid (Peters dan Moldowan,
1986). Terpenoid adalah biomarker siklik jenuh dan bercabang
kompleks yang tersusun dari satuan-satuan isoprena, yaitu
monoterpana (2 isoprena, C10), sesquiterpana (3 isoprena, C15),
diterpana (4 isoprena, C20), sesterterpana (5 isoprena, C25),
triterpana (6 isoprena, C30), tetraterpana (8 isoprena, C40) dan
politerpana ( 9 isoprena, C+40). Senyawa biomarker yang penting dan
sering digunakan dalam analisis geokimia adalah terpana dan
sterana.Analisis biomarker dalam penelitian ini dilakukan terhadap
sampel batuan dan minyak. Di dalam geokimia petroleum, biomarker
memiliki kegunaan antara lain sebagai berikut.Korelasi
Minyak bumi berasal dari material organik yang terpanaskan dalam
batuan induk dan kemudian bermigrasi ke reservoir. Karena proses
migrasi seringkali membuat bitumen yang terbentuk tertinggal dalam
batuan induk sehingga material organik yang dapat larut yang
tertinggal dalam batuan dan yang ada pada minyak bumi dalam
reservoir dapat menunjukkan kemiripan dalam komposisi kimianya
(Barker, 1979). Kemiripan ini juga dapat ditentukan dari komposisi
isotop karbon stabil maupun rasio senyawa biomarker seperti rasio
pristana/fitana (Peters dan Moldowan, 1993). Juga, minyak bumi yang
terbentuk oleh batuan induk yang sama tapi terdapat dalam reservoir
yang berbeda dapat menunjukkan kemiripan. Teknik yang digunakan
untuk menghubungkan minyak bumi satu dengan lainnya dan dengan
batuan induk penghasil minyak itu sendiri adalah korelasi
geokimia.
Penentuan Lingkungan Pengendapan dan Umur
Perbedaan lingkungan pengendapan dicirikan oleh perbedaan
variasi organisme dan biomarker. Secara umum organisme dapat
dikelompokkan menjadi bakteri, alga, alga laut dan tumbuhan tinggi.
Contohnya biomarker terpana menurut Zumberge (1987) dalam Subroto
(2000) dapat menentukan lingkungan pengendapan seperti:
danau dicirikan oleh C21 trisiklik dan gamaserana,
laut dangkal (dekat pantai) dicirikan oleh C19 dan C20 trisiklik
dan oleanana,
laut lebih dalam dicirikan oleh C24 dan C25 trisiklik,
sedimen kaya fosfat dicirikan oleh C23 trisiklik, C31 dan C32
hopana panjang,
sedimen Ordovisium dicirikan oleh C27 dan C29
pentasiklik.Biomarker lainnya seperti indeks homohopana seperti
rasio pristana/fitana dapat menentukan derajat oksisitas dari
lingkungan pengendapan. Pada lingkungan yang oksik sampai suboksik
maka pristana akan lebih melimpah daripada fitana. Analisis
biomarker yang memberikan rendahnya senyawa sterana menunjukkan
batuan induk miskin lempung (biasanya karbonat). Melimpahnya
gamaserana berkaitan dengan kondisi hipersalin (evaporit) saat
pengendapan batuan induk.Biomarker juga dapat menentukan umur dari
batuan induk seperti:
oleanana adalah biomarker penciri angiospermae (tumbuhan
berbunga) yang hanya ditemukan pada batuan berumur lebih muda dari
Kapur Akhir,
dinosterana adalah penciri untuk dinoflagelata laut yang
membedakan sumber dari Paleozoikum dengan Mesozoikum dan
Tersier.Sebuah ringkasan yang disusun oleh Volkman (1988) tentang
biomarker untuk rekonstruksi lingkungan pengendapan batuan induk
dan asal material organic disajikan pada Tabel 2.4.
Penentuan KematanganPemecahan termal kerogen membentuk minyak
selama katagenesis mengakibatkan perubahan biomarker secara
signifikan. Secara ideal, suatu parameter kematangan berdasarkan
pengukuran konsentrasi biomarker menurut reaksi berikut:Senyawa
biomarker B belum ada pada saat A belum terpanaskan dan saat
terpanaskan hanya A yang menghasilkan B. Secara termal, biomarker B
lebih stabil dan konversi A menjadi B harus terjadi pada nilai
kematangan yang membentuk minyak. Parameter kematangan sering
diungkapkan sebagai rasio antara B dan A+B dengan nilai 0-1
(0-100%) dan semakin mendekati 1 maka kematangan termal semakin
meningkat.
Parameter kematangan biomarker telah disusun oleh Peters dan
Moldowan (1993) dihubungkan dengan tahap pembentukan minyak dan
nilai reflektansi vitrinit yang disa- jikan pada Gambar 2.2 di
bawah ini.APLIKASI GEOKIMIA DALAM LINGKUNAGAN
Aplikasi Geokomia untuk kepentingan lingkungan hidup sangatlah
diperlukan penelitian lingkungan yang menunjang kehidupan manusia
yang lebih baik dan lestari. Aspek geokimia dibidang lingkungan
abntara lain dalam penelitian tentang tanah, kandungan mineral dan
unsusr-unsur yang terdapat dalam tanah sangatlah diperlukan untuk
pemanfaatan dan pengelolaan tanah yang lebih baik dan tetapat guna
serta untuk konservasi lingkungan. Dalam pertanian geokimia tanah
sangatlah menentukan tingkat kesuburan tanah.
Salah satu aspek lingkungan yang sangat vital bagi kehupan
manusia dan mahkluk hidup di bumi ini adalah air. Data geokimia air
sangatlah penting untuk pengelolaan dan pelestarian sumberdaya air
tersebut sebagai penyokong keseteimbangan lingkungan. Baik itu air
permukaan(danau, sungai, dan laut) maupun air bawah permukaan(air
tanah).Air permukaan
Air permukaan adalah air yang ditemukan di alam. Air permukaan
ini sebenarnya berasal dari air hujan yang tertahan di permukaan
bumi di mana biasanya terlihat sebagai air hujan, air danau, dan
air kolam. Air sungai biasanya mempunyai komposisi mineral yang
berbeda antara satu tempat dengan tempat yang lain, tergantung
sifat permukaan tanah dan karena akibat aliran-aliran sungai yang
melalui berbagai daerah sebelum mencapai laut. Sedangkan air danay
merupakan air permukaan yang alirannya terhambat sehingga terkumpul
menjadi danau atau rawa.
Air bawah permukaan
Air bawah permukaan diperoleh dengan cara menggali tanah atau
mengebor dengan kedalaman tertentu sehingga ditemukan sumber mata
air atau saluran air di bawah tanah. Air sumur umumnya jernih dan
komposisinya tetap, variasinya berbeda, tergantung sifat permukaan
tanah di mana hujan turun dan susunan tanah yang dilaluinya.
Analisis Mutu Air Tanah
Salah satu kriteria air sehat yaitu air yang bebas dari
organisme penyebab penyakit dan bahan-bahan kimia yang beracun,
yang dapat digunakan untuk minum, penyediaan makanan, mencuci
alat-alat, pakaian, mandi dan sesuai peruntukannya.
Ada dua sifat umum dari air yakni : sifat kimia air dan sifat
fisika air
Sifat kimia air
Sifat kepolaran dari air membantu menjelaskan bagaimana molekul
air berhubungan satu dengan yang lain. Molekul air tidak berperan
bebas tetapi dirangkaikan dengan molekul yang ada di dekatnya.
Hidrogen atau ujung positif dari suatu molekul air menarik ujung
oksigen dan menghasilkan ikatan hidrogen, sudut antara atom-atom
hidrogen (1050) menyusun suatu struktur kisi tetrahedral yang
terbuka.
Dalam membentuk molekul air, dua atom hidrogen dan satu atom
oksigen memenuhi orbit elektronnya dengan berbagai elektron. Setiap
atom hidrogen dengan satu elektron yang berputar mengelilingi
intinya, membutuhkan satu elektron lagi supaya mantap. Atom oksigen
yang lebih besar, dengan enam elektron pada kulit luarnya,
memerlukan dua buah lagi untuk memenuhi orbitnya. Bila ke tiga atom
yang goyah tersebut menghimpun elektronnya hasilnya adalah sebuah
molekul yang mantap kepolarannya dapat menjelaskan mengapa
molekul-molekul air tertarik ke ion-ion yang bermuatan
elektrostatik. Kation-kation seperti Na+, K dan Ca+ menjadi
terhidrasi melalui penarikannya ke ujung oksigen atau ujung negatif
dari molekul air, melalui ujung positif dari molekul air, mendorong
pelarutan garam-garam dalam air, karena kemampuannya menarik
molekul air lebih besar.
Sifat kimia air sebagai pelarut. Persyaratan kimia dari air
dinyatakan oleh kandungan kimia di dalamnya, sifat air sebagai
pelarut mengakibatkan terlarutnya unsur-unsur dan senyawa-senyawa
kimia.
Ikatan Hidrogen. Ikatan hidrogen merupakan suatu ikatan dimana
atom hidrogen berperan sebagai penghubung diantara molekul-molekul
air. Hal ini berhubungan dengan energi yang relatif rendah dimana
atom-atom hidrogen diikat kepada dua molekul yang berbeda
pengikatan ini mengakibatkan kekakuan struktur, titik didih
tinggi.Sifat Fisika Air
1. Bahan Tersuspensi
Penentuan padatan tersuspensi sangat berguna dalam analisis air
yang tercemar dan dapat digunakan untuk mengevalusi kekuatan air
buangan domestik dan untuk menentukan efisiensi unit-unit
pengolahan. Pengendapan padatan ini dapat dilakukan dengan proses
biologis dan flokulasi kimia.
2. Kekeruhan
Kekeruhan dapat disebabkan oleh bahan-bahan tersuspensi yang
bervariasi ukuran koloidal sampai dispersi kasar. Pada waktu banjir
sejumlah besar tanah lapisan atas mengalir ke sungai dan kebanyakan
bahan-bahan ini berupa zat-zat organik dan anorganik. Pada daerah
pemukiman, kekeruhan disebabkan oleh buangan penduduk dan buangan
industri. Pengukuran kekeruhan air membantu menentukan jumlah bahan
kimia yang dibutuhkan dalam pengolahan air.
3. Temperatur (0C)
Temperatur air tanah pada tempat dan waktu tertentu merupakan
hasil dari bermacam proses pemanasan yang terjadi di bawah dan atau
dipermukaan bumi, (Matthess, 1982). Temperatur air tanah dan udara
dapat diukur menggunakan alat thermometer. Temperatur rata-rata
udara lokal berubah menurut ketinggiannya, yaitu makin tinggi
lokasi pengukuran semakin rendah temperatur udara.
Kenaikan temperatur air tanah menyebabkan kandungan ion-ion
terlarut di dalam air semakin besar dan secara tidak langsung akan
merubah properti kimia fisik air.
4. pH
Karena kadar ion H+ sangat kecil, maka nilai konsentrasinya
ditampilkan dalam bentuk pH yang mewakili nilai log 10 konsentrasi
ion hidrogen. Pada temperatur 250C keaktifan ion H+ dan ion OH-
pada air adalah 10-14, sehingga dengan asumsi konsentrasi H+ = OH-
(1 x 10-7 mol/liter) maka nilai pH air murni = 7. Perubahan
temperatur menyebabkan pH air berubah dan perubahan pH air tersebut
bergantung pada jenis endapan akifernya. Metode paling sederhana
untuk megetahui nilai pH adalah dengan menggunakan kertas indikator
pH dengan kesalahan + 0,1 unit.
5. Potensial redoks / Eh air tanah
Potensial redoks adalah ukuran kecenderungan (agresivitas) air
untuk mengoksidasi atau mereduksi unsur yang terlarut dalam
larutan. Potensial redoks dinyatakan dalam satuan milivolt (mV).
Besarnya Eh dapat diukur dari perbedaan potensial antara elektroda
logam inert yang terbuat dari emas atau platinum dengan sebuah
elektroda lain yang mempunyai nilai potensial yang konstan. Nilai
potensial hidrogen dianggap sebagai nilai nol (baseline), sehingga
jika nilai Eh air lebih besar dari nilai Eh hidrogen, maka
pontensial redoksnya positif. Potensial redoks yang positif
menunjukkan kondisi oksidasi, sedangkan nilai negatif menunjukkan
kondisi reduksi.
6. Daya Hantar Listrik (DHL)
Daya hantar listrik adalah ukuran kemampuan suatu zat
menghantarkan arus listrik dalam temperatur tertentu yang
dinyatakan dalam micromohs per centimeter 0C. Satuan yang lebih
umum digunakan adalah mikro Siemens ((S). nilai daya hantar listrik
untuk berbagai jenis air adalah sebagai berikut (Mandel, 1981)
Tabel 2.2 Nilai Daya Hantar Listrik
Jenis AirNilai Daya Hantar Listrik ((S)
Air destilasi (aquades)0,5 5,0
Air hujan5,0 30
Air tanah segar30 2000
Air laut45.000 55.000
Air garam (brine)> 100.000
Nilai konduktivitas merupakan fungsi antara temperatur, jenis
ion-ion terlarut dan konsentrasi ion tersebut. Peningkatan ion-ion
yang terlarut menyebabkan nilai konduktivitas air juga meningkat
sehingga dapat dikatakan nilai konduktivitas yang terukur
merefleksikan konsentrasi ion yang terlarut pada air.
7. Klasifikasi air tanah berdasarkan potensi penggunaan
Klasifikasi ini berdasarkan penggunaan oleh manusia untuk
keperluan rumah tangga (domestik), pertanian dan industri. Di
Indonesia klasifikasi yang digunakan berdasarkan surat Keputusn
Menteri KLH No. Kep. 03/Men. KLH/II/199/Feb. 1991 dan Peraturan
Menteri Kesehatan RI No. 416/MenKes/PER IX/1990. Pembagian
berdasarkan baku mutu A (air dapat langsung diminum), B (air harus
diolah dulu sebelum diminum), C (air hanya dapat digunakan untuk
pertanian dan indsutri) dan D (air hanya dipergunakan untuk
keperluan industri).
Analisis Tanah
Warna tanah dan perbedaan komposisi dapat merupakan indikator
yang penting untuk berbagai kandungan logam. Contohnya, tanah
organik dan inorganik reaksinya akan berbeda terhadap logam
(kandungan logamnya berbeda). Dari kedua tipe ini dapat diharapkan
perbedaan level background yang jelas. Mengabaikan perbedaan ini
akan mengakibatkan kesalahan dalam pengambilan keputusan
eksplorasi, yaitu anomali yang signifikan tidak terlihat dan
anomali yang salah.
Anomali yang salah umumnya berkaitan erat dengan komponen yang
menunjukkan konsentrasi unsur yang ekstrim, seperti pada material
organik dan mineral lempung, juga unsur jejak dalam airtanah.
Kegagalan mendefinisikan kondisi anomali (yang menunjukkan
adanya mineralisasi) dapat terjadi jika conto tidak berhasil
menembus zona pelindian. Ini sering terjadi pada pengambilan conto
yang tergesa-gesa, sehingga bukti mineralisasi tidak terlihat.
Unsur jejak yang dikandung conto tanah umumnya mewakili daerah
terbatas. Oleh karena itu diperlukan sejumlah conto yang diambil
secara sistematis untuk mengevaluasi sifat-sifat mineralisasi.
Perencanaan penyontoan biasanya mengikuti grid bujur sangkar atau
empat persegi panjang. Conto tambahan diambil dari lingkungan yang
berasosiasi dengan akumulasi unsur jejak, seperti zona depresi atau
rembesan untuk menguji dispersi hidromorfik dari badan mineral yang
tertimbun.
Survey tanah terdiri dari analisis conto tanah yang biasanya
diambil dari horizon tanah khusus, kemudian diayak untuk
mendapatkan ukuran fraksi tertentu. Conto umumnya diambil pada pola
kisi (grid) yang beraturan. Di daerah yang terisolir dengan medan
yang sulit, akan sulit pula untuk membuat grid pengambilan conto
yang baik.
TUGAS UAS GEOKIMIA
APLIKASI GEOKIMIA DALAM PENCARIAN MINERAL, PANAS BUMI,
GUNUNGAPI, MINYAK BUMI DAN LINGKUNGAN
Disusun Oleh
NAMA : EBSANROY YATULE
NIM : 055110703
PROGRAM STUDI TEKNIK GEOLOGI
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PAKUAN
BOGOR
2010
Gambar 2. Posisi relatif badan bijih terhadap permukaan