PENENTUAN JENIS MINERAL LEMPUNG HASIL PELAPUKAN BATUAN METAMORF DI PERBUKITAN JIWO, BAYAT DAN ARAHAN PENGGUNAANNYA SEBAGAI BAHAN GALIAN INDUSTRI

Transkripsi

1 PENENTUAN JENIS MINERAL LEMPUNG HASIL PELAPUKAN BATUAN METAMORF DI PERBUKITAN JIWO, BAYAT DAN ARAHAN PENGGUNAANNYA SEBAGAI BAHAN GALIAN INDUSTRI Tri Winarno* Jenian Marin Departemen Teknik Geologi, Universitas Diponegoro *Corresponding author : triwingeo@gmail.com SARI Perbukitan Jiwo di Bayat, Klaten, merupakan suatu inlier dari batuan Pra-Tersier dan Tersier di sekitar endapan Kuarter. Perbukitan Jiwo tersebut mempunyai kondisi geologi yang kompleks. Salah satu batuan yang menyusun Kompleks Perbukitan Jiwo adalah batuan metamorf berupa sekis dan filit. Batuan metamorf tersebut telah mengalami pelapukan yang intensif, ditandai dengan hadirnya soil yang berwarna merah. Hasil pelapukan batuan metamorf tersebut berupa lempung yang telah dimanfaatkan oleh penduduk sekitar sebagai bahan pembuatan gerabah. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui hubungan antara jenis mineral penyusun batuan metamorf dengan jenis mineral lempung yang dihasilkan. Selain itu juga untuk mengetahui karakteristik fisik dan kimia dari mineral lempung tersebut. Metode analisis yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan metode analisis XRD untuk mengetahui karakteristik mineralogi lempung dan metode analisis fisik untuk mengetahui karakteristik fisik dan megaskopis lempung. Selain itu juga menggunakan metode petrografi untuk mengetahui komposisi mineral batuan metamorf. Manfaat lempung dalam berbagai bidang tergantung pada jenis mineral lempung dan karakteristiknya. Di antara manfaat lempung tersebut antara lain sebagai bahan pembuatan gerabah, keramik, lumpur pemboran, industri kertas, bahan pengisi, industri kosmetik, industri farmasi, industri karet dan sebagainya. Dengan diketahui jenis dan karakteristik lempung tersebut maka akan dapat diarahkan untuk pemanfaatan lempung pada berbagai bidang. Kata kunci: Perbukitan Jiwo, Mineral Lempung, Manfaat Lempung I. PENDAHULUAN Daerah Perbukitan Jiwo yang terletak di Kecamatan Bayat, Kabupaten Klaten, Provinsi Jawa Tengah merupakan daerah dengan kondisi geologi yang kompleks. Salah satuan batuan yang tertua di Jawa, yang berupa kompleks batuan metamorf dan batuan Paleogen yang banyak mengandung fosil juga tersingkap di daerah ini. Batuan metamorf yang dijumpai di kompleks Perbukitan Jiwo tersebut sebagian dijumpai dalam kondisi lapuk. Bahkan di beberapa tempat telah menjadi lempung yang oleh warga setempat dimanfaatkan sebagai bahan untuk pembuatan gerabah. Penelitian mengenai batuan metamorf di Perbukitan Jiwo tersebut sejauh ini masih terbatas pada penelitian tentang kondisi fisik 401 batuan metamorf, dimana pada penelitian tersebut diperoleh hasil bahwa batuan metamorf di Perbukitan Jiwo terdiri dari Fasies Sekis Hijau, Fasies Sekis Biru dan Fasies Amfibolit (Warmada dkk., 2008). Di lain sisi, penelitian yang dilakukan mengenai kerajinan gerabah di sekitar Perbukitan Jiwo, masih berupa penelitian tentang aspek sosial budaya dan ekonomi dari keberadaan industri gerabah tersebut (Hastuti, 2009). Sampai saat ini belum ada penelitian yang secara khusus membahas tentang lempung hasil ubahan dari metamorf tersebut. Oleh karena itu dirasa perlu dilakukan penelitian tentang lempung tersebut, sehingga dapat diketahui jenis dan karakteristik lempung di Perbukitan Jiwo. Dengan diketahuinya jenis dan karakteristik lempung tersebut,

2 II. diharapkan dapat diketahui nilai guna lempung tersebut selain sebagai bahan gerabah, sehingga dapat meningkatkan nilai guna lempung tersebut. KONDISI GEOLOGI REGIONAL Bayat terletak pada jarak 14 km di selatan Kota Klaten, dan 45 km dari Kota Yogyakarta. Karena kondisi geologinya yang kompleks dan aksesibilitas yang baik, Bayat menjadi salah satu lokasi studi geologi utama di Pulau Jawa. Secara stratigrafi, batuan metamorf yang menjadi objek dalam penelitian ini adalah batuan tertua dengan umur Pra-Tersier. Batuan metamorf merupakan hasil metamorfisme derajat rendah pada zona tunjaman Pulau Jawa bagian selatan (Prasetyadi, 2007). Batuan metamorf membentuk relief perbukitan dengan keterbikuan yang kuat bernama Perbukitan Jiwo. Perbukitan Jiwo Barat dimulai dari G. Jabalkat di selatan hingga G. Sari di utara. Dipisahkan dengan S. Dengkeng, di bagian timur adalah Perbukitan Jiwo Timur yang membentang dari baratdaya yaitu G. Konang hingga ke timurlaut di G. Temas dan G. Jokotuo. Batuan metamorf di daerah penelitian umumnya adalah filit, sekis, dan serpentinit (Warmada dkk., 2008). Struktur foliasi berarah timurlaut-baratdaya. Keberadaan struktur sesar naik berarah timur-barat berada di Desa Pagerjurang, Kali Kebo, dan Gedangan; sedangkan sesar geser sinistral berarah timurlaut-baratdaya dijumpai di Kali Kebo, G. Jokotuo, dan K. Dengkeng (Prasetyadi, 2007). III. METODE PENELITIAN Untuk mengetahui karakteristik lempung di daerah penelitian, dilakukan studi yang mencakup observasi lapangan dan analisis laboratorium. Sampel yang diambil untuk analisis berasal dari batuan metamorf dari Komplek Bayat yang menjadi batuan induk dari lempung. Analisis laboratorium mencakup pengamatan petrografi untuk mengetahui mineralogi batuan. Untuk analisis ini, disiapkan sampel batuan metamorf segar untuk dipreparasi menjadi sayatan tipis yang kemudian diamati pada mikroskop polarisasi. Mineralogi lempung diketahui dengan analisis X-ray Diffractometry (XRD) terhadap 3 sampel 402 tanah lempung hasil lapukan batuan metamorf. Untuk preparasi, sampel tanah lempung dipisahkan dan hanya diambil fraksi lempungnya dengan cara pemisahan sentrifugal. Analisis XRD dilakukan dalam tiga perlakuan, yaitu air-dried, ethylene glycolated, dan heated pada 550 C secara berurutan. IV. HASIL 1. Karakteristik Batuan Metamorf Berdasarkan sampel petrografi yang diamati, batuan metamorf yang menjadi batuan induk lempung di daerah penelitian merupakan hasil dari metamorfisme derajat rendah. Jenis batuan metamorf yang paling umum adalah filit dan sekis (Gambar 2.a.). Pada dasarnya, komposisi mineralogi keduanya hampir sama, hanya berbeda tingkat foliasinya yang secara megaskopis dapat teramati meski kondisinya sangat lapuk. Filit mewakili seri batuan metamorf derajat paling rendah dengan kenampakan lapangan berwarna kecoklatan dan menunjukkan foliasi phyllitic (Gambar 3.a.). Struktur penjajaran tampak jelas pada pengamatan petrografi, terutama dengan kehadiran kuarsa yang melimpah. Kelompok mineral yang teramati didominasi oleh klorit (70-85%) dan kuarsa (15 30%). Sekis dapat dibedakan dengan filit di lapangan berdasarkan struktur penjajaran mineral yang lebih kuat yaitu schistosity (Gambar 3.b.). Secara mineralogi, sekis pada daerah penelitian berjenis sekis kloritmuskovit dengan kelimpahan mineral penyusun dominan klorit (45-50%) dan muskovit (30-35%) serta mineral asesori plagioklas (5-10%) dan biotit (0-5%). Pada sampel batuan yang tingkat pelapukannya tinggi, terbentuk mineral ubahan berupa serisit. 2. Mineralogi Lempung Dari agregat tanah lempung, fraksi lempung yang telah dipisahkan dengan metode sentrifugasi ditaruh pada kaca preparat dan diangin-anginkan di udara terbuka sebelum ditembak dengan XRD. Sampel ditembak kembali setelah diperlakukan dengan etilen glikol. Terakhir, sampel ditembak kembali setelah dipanaskan hingga suhu 550 C.

3 Perlakuan tambahan tersebut bertujuan untuk mengidentifikasi spesies mineral lempung tertentu yang tidak muncul pada perlakuan air-dried. Dari hasil analisis lempung dengan metode XRD ketiga perlakuan tersebut (air-dried, ethylene glycolated, dan heated 550 C), diketahui bahwa tanah lempung tersusun oleh mineral lempung jenis kaolinit, serisit, dan smektit. Sampel dari G.Sari hanya menunjukkan komponen kaolinit dari ketiga perlakuan (Gambar 4). Sampel G. Konang teridentifikasi adanya kaolinit dan smektit dengan dua perlakuan pertama. Setelah melalui perlakuan heated 550 C, terdapat mineral lempung lain yaitu serisit (Gambar 5). Sampel G. Gajah menunjukkan adanya smektit dan kaolinit pada perlakuan airdried dan ethylene glycolated, serta kaolinit saja pada perlakuan heated 550 C (Gambar 6). 3. Karakteristik Lempung Lempung yang dijumpai di Perbukitan Jiwo, Bayat mempunyai sifat berwarna cokelat kemerahan, berukuran sangat halus, bersifat mudah rekah pdalam kondisi kering, namun sangat liat/lengket dalam kondisi basah. Lempung tersebut mudah dibuat menjadi bentuk yang diinginkan dan bersifat elastic (tidak mudah patah dan pecah). Di lapangan, lempung tersebut sering bercampur dengan pecahan kuarsit yang merupakan urat di dalam batuan metamorf yang merupakan batuan asal lempung tersebut (Gambar 2.b.). V. DISKUSI Berdasarkan jenis mineral lempung yang terdapat pada agregat lempung di Perbukitan Jiwo, Bayat, maka dapat disarankan penggunaannya untuk berbagai keperluan, di antaranya: a. Sebagai bahan baku gerabah Jenis mineral lempung yang paling umum digunakan sebagai bahan baku gerabah adalah kaolin. Lempung tersebut harus cukup plastis dan mudah dibentuk, mudah dibengkokkan serta tidak mudah patah (Smoot, 1961). Sedangkan smektit perlu ditambahkan dalam bahan gerabah karena mempunyai sifat dapat menambah keplastisan lempung sehingga lebih mudah dibentuk. Lempung di Perbukitan Jiwo tersusun oleh mineral kaolinit dan smektit, dan mempunyai sifat fisik yang memenuhi persyaratan untuk dijadikan sebagai bahan baku gerabah, sehingga dapat direkomendasikan sebagai bahan baku gerabah. Kelemahan lempung di Perbukitan Jiwo adalah banyaknya fragmen kuarsit dalam berbagai ukuran, sehingga membuat ukuran butir lempung tersebut menjadi tidak seragam. Kandungan fragmen kuarsit tersebut dapat menimbulkan retakan terhadap gerabah yang dibentuk jika sudah mongering dan dibakar. b. Sebagai bahan dalam industri farmasi Industri farmasi membutuhkan banyak bahan yang berasal dari mineral lempung, di antaranya kaolinit, smektit, sepiolit, paligorskit dan lain-lain. Kaolinit digunakan sebagai pelindung lambung, anti diare, anti inflamasi dan bius local. Smektit digunakan sebagai bahan antasida, pelindung lambung, anti diare (Carretero dan Pozo, 2009). c. Sebagai bahan dalam industri kosmetik Kaolin, smektit dan serisit dapat dimanfaatkan dalam industri kosmetik. Sifat khusus lempung yang diperlukan dalam industri kosmetik tersebut meliputi sifat fisik (ukuran dan bentuk butir lempung), luas permukaan, tekstur, warna dan tingkat kecerahan, serta karakteristik kimia yang meliputi luas permukaan kimia dan muatan ion (Lopez-Galindo dkk., 2007). Di dalam industri kosmetik, kaolin digunakan sebagai bahan krim kosmetik, pelindung kulit, bedak. Smektit digunakan sebagai krim kosmetik, pelindung kulit, bedak dan masker. Sedangkan serisit digunakan sebagai bahan krim kosmetik dan bedak (Carretero dan Pozo, 2009). 403

4 VI. d. Sebagai bahan dalam industri kertas Mineral lempung yang dapat digunakan dalam industri kertas adalah kaolin. Kaolin digunakan sebagai bahan pelapis dan pengisi. Kaolin tersebut harus mempunyai tingkat kecerahan yang tinggi dan tingkat abrasi yang rendah (Ciullo, 1996). e. Sebagai bahan dalam industri karet/ban Kaolin digunakan untuk memeperbaiki warna, sifat fisik ban dan meningkatkan resistensi terhadap abrasi (Ciulli, 1996). f. Kegunaan lain seperti sebagai bahan dalam industri plastik (kaolin dan serisit) dan sebagai bahan penyerap (smektit). KESIMPULAN 1. Batuan metamorf yang menjadi batuan asal lempung di Perbukitan Jiwo adalah filit dan sekis, dengan mineral penyusun VII. berupa klorit, muskovit, plagioklas dan kuarsa. 2. Jenis mineral lempung yang dijumpai di Perbukitan Jiwo adalah kaolinit, smektit dan serisit. 3. Sesuai dengan jenis mineral lempungnya, Lempung tersebut dapat direkomendasikan untuk digunakan dalam industri gerabah, industri farmasi, industri kosmetik, industri kertas, karet dan lain-lain. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. LPPM UNDIP atas kesempatannya untuk melaksanakan penelitian ini. 2. Ketua Program Studi Teknik Geologi UNDIP yang telah memfasilitasi penelitian ini. 3. Anis Kurniasih, S.T. dan Ikhwannur Adha, S.T., atas bantuan referensinya. DAFTAR PUSTAKA Carretero, M.I. Pozo, M., 2009, Clay and non-clay Minerals in the Pharmaceutical and Cosmetic Industry Part II Active Ingredients, Jurnal Applied Clay Science 47 (2010) Ciulli, P.A., 1996, Industrial Minerals and Their Uses, A Handbook & Formulary, Noyes Publications, New Jersey, USA, 632 hal. Eslinger, E. and Pevear, D., 1988, Clay Minerals for Petroleum Geologists and Engineers, Society of Economic Paleontologist and Mineralogist, Tulsa, Oklahoma, USA. Galos, K., 2010, Composition and Ceramic properties of Ball Clays for Porcelain Stoneware Tiles Manufacture in Poland,Jurnal Applied Clay Science 51 (2011) Grim, R.E., 1968, Clay Mineralogy, Second Edition, McGraw-Hill Book Company, New York, USA, 595 hal. Hastuti, I., 2009, Perkembangan Usaha Industri Kerajinan Gerabah, Faktor yang Mempengaruhi dan Strategi Pemberdayaan pada Masyarakat di Desa Melikan Kecamatan Wedi Kabupaten Klaten, Tesis Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta, Tidak dipublikasikan. Lopez-Galindo, A., Viseras, C. & Cerezo, P., 2006, Compositional, Technical and Sa.fty Specifications of Clays to be used as Pharmaceutical and cosmetic products, Jurnal Applied Science 36 (2007) 51-6 Meunier, A., 2005, Clays, Springer, Berlin, 472 hal. Murray, H.H Applied Clay Mineralogy. Elsevier Scientific Publishing Company. Amsterdam. 404

5 Pandanwangi, A., 2011, Potensi pengembangan Gerabah Bali dan Dampaknya Pada Pemenuhan Kebutuhan Pariwisata di Bali (Studi Kasus Gerabah Desa Adat Kapal, Kecamatan Mengwi, Kabupaten Badung, Bali, Laporan Penelitian, Program Studi Seni Rupa Murni, Fakultas Seni Rupa dan Desain, Universitas Kristen Maranatha, Bandung, 43 hal. Prasetyadi, C. Evolusi tektonik Paleogen Jawa bagian Timur, Disertasi, Institut Teknologi Bandung Bandung, Indonesia, Rhodes, D., 1969, Clay and Glazes for the Potter, Pitman Publishing, London, UK, 219 hal. Rollinson, H., 1993, Using Geochemical Data : Evaluation. Presentation, Interpretation, Longman Group, UK, 351 hal. Smoot, T.W., 1961, Clay Minerals in The Ceramic Industries, dalam jurnal Clays and Clay Minerals, vol 10 no 1, hal , The Clay Minerals Society Velde, B., 1992, Introduction to Clay Minerals : Chemistry, origins, Uses and Environmental Significance, Chapman & Hall, London, UK, 198 hal. Warmada, I.W., Sudarno, I. dan Wijanarko, D., Geologi dan Fasies Batuan Metamorf Daerah Jiwo Barat, Bayat, Klaten, Jawa Tengah. Jurnal Media Teknik No. 2, Tahun XXX Edisi Mei 2008, ISSN TABEL Tabel 1. Hasil analisis mineral lempung dengan metode XRD (air-dried, glycolated, dan heated) Perlakuan No. Sampel: RP 01 G. Konang 2- Theta d(å) Mineral Lempung No. Sampel: RP 02 G. Sari 2- Theta d(å) Mineral Lempung No. Sampel: RP 03 G. Gajah 2- Theta d(å) Mineral Lempung air-dried Smektit Kaolinit Smektit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Smektit Kaolinit Smektit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Smektit Smektit Smektit Kaolinit ethylene glycolated Smektit Kaolinit Kaolinit heated to 550 C Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Kaolinit Serisit Kaolinit Kaolinit Serisit Kaolinit Kaolinit Serisit Kaolinit Kaolinit Serisit Kaolinit 405

6 GAMBAR Gambar 1. Letak Komplek Bayat (atas) dan Peta geologi Perbukitan Jiwo, Bayat (bawah, modifikasi dari Prasetyadi (2007)) 406

7 (a) (b) Gambar 2. Kenampakan singkapan batuan metamorf di Gunung Konang (a) dan lempung hasil ubahan batuan metamorf di Gunung Konang (b) (a) (b) Gambar 3. Sayatan tipis batuan metamorf derajat rendah (tampak dengan adanya foliasi) di daerah penelitian: (a) Filit dengan komposisi utama klorit dan kuarsa (b) Sekis klorit-muskovit dengan aksesori plagioklas 407

8 Gambar 4. Hasil analisis mineral lempung sampel G. Sari dengan tiga metode XRD (AD=air dried, EG= ethylene glycolated, dan heated 550 C), ketiganya mengidentifikasi satu jenis mineral lempung, yaitu kaolinit. Gambar 5. Hasil analisis mineral lempung sampel G. Konang dengan tiga metode XRD (AD=air dried, EG= ethylene glycolated, dan heated 550 C), mengidentifikasi keberadaan mineral lempung jenis kaolinit, smektit, dan serisit. 408

9 Gambar 6. Hasil analisis mineral lempung sampel G. Gajah dengan tiga metode XRD (AD=air dried, EG= ethylene glycolated, dan heated 550 C), mengidentifikasi keberadaan mineral lempung jenis kaolinit dan smektit. 409