BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang dan Perumusan Masalah Perkembangan pembangunan di Indonesia yang sangat pesat terutama di bidang pekerjaan umum dan perumahan rakyat yang meliputi konstruksi infrastruktur, gedung ataupun perumahan, menyebabkan semakin meningkatnya permintaan bahan bangunan. Hal tersebut mengakibatkan semakin banyak pula masyarakat yang memproduksi batubata, genteng dan keramik untuk memenuhi permintaan dunia konstruksi bangunan. Keramik memiliki karakteristik yang memungkinkannya digunakan untuk berbagai aplikasi antara lain adalah kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah, tahan korosi, sifat listriknya dapat insulator, semi-konduktor, konduktor bahkan super-konduktor, sifatnya dapat magnetik dan non-magnetik, keras dan kuat, namun rapuh (Ismunandar, 2004). Mineral lempung merupakan kelompok mineral yang memiliki ukuran kristal sangat kecil yaitu < 2 µm. Untuk dapat dilihat dan dibedakan jenisnya perlu menggunakan peralatan seperti mikroskop, umumnya menggunakan mikroskop elektron (perbesaran sampai 100 ribu kali). Mineral lempung merupakan koloid yang memiliki kenampakan seperti lempengan-lempengan kecil yang tersusun oleh lembaran-lembaran kristal dengan struktur atom yang berulang (Evan, 1993). 1
2 Mineral lempung dapat terbentuk akibat proses perubahan secara kimiawi yang dipengaruhi iklim dan proses alterasi fluida (hidrous alteration) pada batuan induk sehingga mengubah mineral-mineral pada batuan tersebut. Mineral lempung biasanya terbentuk di permukaan bumi sebagai hasil dari interaksi air dan udara dengan mineral silikat, sehingga menyebabkan pecahnya ikatan kimia dan membentuk lempung serta produk lain (Sapiie, 2006) Menurut Millot (1970) berdasarkan struktur kristal dan variasi komposisinya, mineral lempung dapat dibedakan menjadi beberapa mineral antara lain adalah kaolinite, halloysite, monmorillonite (bentonites), illite, smectite, vermiculite, chlorite, attapulgite, allophone, dll. Dari sekian banyak mineral lempung yang ada di atas, tidak semua mineral tersebut dapat menjadi mineral yang ekonomis. Menurut Murray (1999) beberapa mineral lempung seperti kaolin, smektit, dan bentonit merupakan mineral industri yang paling penting dan bermanfaat di dunia. Murray (1999) mengatakan bahwa mineral lempung merupakan salah satu dari beberapa mineral industri yang paling penting. Jutaan ton mineral lempung digunakan tiap tahunnya dalam berbagai macam aplikasi. Aplikasi tersebut termasuk penggunaan dalam geologi, proses industri, pertanian, remediasi lingkungan, serta konstruksi. Murray (1999) menyebutkan bahwamineral lempung berguna dalam bidang industri dan konstruksi, dimana mineral tersebut merupakan unsur utama pada batubata dan genteng. Aplikasi pada proses industri bergantung pada sifat fisik dan kimia dari mineral lempung. Murray (1999) mengatakan bahwa mineral lempung tertentu
3 digunakan dalam aplikasi khusus. Hal tersebut dikarenakan sifat fisika dan kimia dari mineral lempung tergantung pada struktur dan komposisinya. Sifat khas penting yang berhubungan dengan aplikasi mineral lempung adalah ukuran dan bentuk butir, surface chemistry, surface area, serta surface charge. Selain itu juga terdapat sifat khusus lainnya yang digunakan untuk aplikasi tertentu pula, diantaranya adalah viskositas, warna, plastisitas, kekuatan kering dan bakar, absorpsi, adsorpsi, abrasi, dan ph. Industri keramik yang menggunakan bahan baku mineral lempung, berdasarkan analisis kimia dan sifat fisiknya dapat dibagi menjadi 4 kelas keramik menurut Standar Industri Indonesia, Departemen Perindustrian, (1987) dalam Kunrat dkk (1997), yaitu kelas porselin, kelas saniter, kelas gerabah halus padat (stone-ware) dan kelas gerabah halus tidak padat (earthware). Oleh karena mineral lempung merupakan mineral industri yang paling penting dan bermanfaat di dunia khususnya pada bidang industri dan konstruksi menjadikan studi tentang geologi dan karakteristik mineral lempung di Perbukitan Godean menjadi studi yang cukup menarik, untuk mendukung industri dalam memberikan informasi ketersediaan bahan baku dan kualitasnya. Hal tersebut dikarenakan kualitas produk yang dihasilkan ditentukan oleh karakteristik mineral lempung. Oleh karena itu, penelitian geologi dan karakteristik lempung menjadi penting dilakukan dalam studi ini. I.2. Lokasi dan Waktu Penelitian Lokasi penelitian berada di Perbukitan Godean, Kecamatan Godean dan sekitarnya, Kabupaten Sleman, DIY (lihat Gambar 1.1). Secara geografis terletak
4 pada lembar peta Yogyakarta dengan skala 1:100.000. Lokasi penelitian secara astronomis terletak antara koordinat 420000 422000 dan 9142700 9144700 Zona 49S UTM dengan datum WGS 1984, dengan luas daerah penelitian +4 km 2. Gambar I.1. Lokasi penelitian Penelitian dilaksanakan pada bulan Februari hingga Oktober tahun 2016 yang meliputi persiapan, pengumpulan data lapangan dan analisis laboratorium, pengolahan dan analisis data, serta penyusunan laporan. I.3. Tujuan Penelitian Adapun tujuan dilakukannyapenelitian ini adalah untuk dapat: 1. Mengetahui kondisi geologi yang ada pada daerah penelitian.
5 2. Mengetahui karakteristik mineralogi, sifat fisik dan sifat kimia mineral lempung yang terdapat pada lempung di sekitar Perbukitan Godean, Kecamatan Godean dan sekitarnya, Kabupaten Sleman, DIY 3. Memberikan rekomendasi pemanfaatan mineral lempung sebagai bahan baku industri keramik dan konstruksi. I.4. Batasan Penelitian Batasan penelitian ini adalah pada karakteristik lempung sebagai material mentah dan bahan baku industri di daerah sekitar Perbukitan Godean,Kecamatan Godean dan sekitarnya, Kabupaten Sleman, DIY. Karakteristik yang diteliti meliputi sifat mineralogi secara petrografi, difraksi sinar-x ( X-Ray Diffraction/XRD) dan Scanning Electron Microscope (SEM), sifat geokimia dengan (ICP-AES), serta sifat fisik berupa uji keplastisan, uji pembakaran pada suhu tinggi, uji ukuran fraksi butir, dan analisis air pembentuk. Dari hasil analisis tersebut dilakukan interpretasi mengenai karakteristik mineralogi batuan, sifat kimia, sifat fisik dan didukung data sekunder. I.5. Hasil Penelitian Terdahulu 1. Bronto (2014), Penyelidikan geologi lapangan di daerah Godean dan sekitarnya, Kabupaten Sleman Yogyakarta telah menemukan endapan longsoran raksasa dari G. Merapi, yang membentuk topografi gumuk di tepi utara perbukitan batuan gunung api purba Godean. Sebaran sisa endapan longsoran Merapi itu menutupi area berukuran 2 km x 2 km dan ketinggian gumuk kurang dari 30 m di atas dataran di sekitarnya. Endapan longsoran masih sangat lepas, berupa fasies bongkah berlapis, yang tersusun oleh
6 endapan piroklastika, aliran lava dan endapan rombakan. Seluruh endapan mengalami frakturasi sangat kuat, membentuk rekahan gergaji dan sesar minor sebagai akibat gerakan longsor. Endapan longsoran ini dapat terawetkan karena membentur dan tertahan oleh perbukitan batuan Tersier Godean. Dari G. Merapi sampai Godean endapan longsoran itu bergerak sejauh 30 35 km dengan volume mencapai 10 km 3 dan daerah terlanda mencapai 300 km 2. 2. Rahardjo dkk. (1995) di dalam peta geologi lembar Batuan tertua dimasukkan ke dalam Formasi Nanggulan (Teon), yang berumur Eosen. Formasi ini terdiri atas batupasir dengan sisipan lignit, napal pasiran, batulempung dengan konkresi limonit, sisipan napal dan batugamping, batupasir dan tuf. Di atas Formasi Nanggulan diendapkan Formasi Kebobutak (Tmok), yang tersusun oleh breksi andesit, tuf, tuf lapili, aglomerat dan sisipan aliran lava andesit dan berumur Oligo-Miosen. Kedua satuan batuan tersebut kemudian diterobos oleh diorit (dr) dan andesit (a), yang berumur Miosen Bawah. Lebih ke selatan dari Godean, yakni di daerah Kabupaten Bantul, terdapat Formasi Sentolo (Tmps), yang terdiri atas batugamping dan batupasirnapalan berumur Miosen Pliosen. Volkanisme Kuarter di daerah Yogyakarta membentuk Gunung api Merapi, yang materialnya dibagi menjadi Endapan Gunung api Merapi Tua (Qmo) dan Endapan Gunung api Merapi Muda (Qmi). Hanya Endapan Gunung api Merapi Muda yang sampai di daerah Godean dan Bantul.
7 3. Winarno (2015) menyatakan lempung Bukit Godean merupakan endapan residu yang terletak diatas batuan andesit porfiritik. Penyebaran lempung di daerah tersebut merata di permukaan batuan batuan andesit porfiritik, sedangkan batulempung dan batupasir tidak dijumpai adanya lempung. Penyebaran lempung secara vertikal menunjukkan adanya perubahan, yaitu semakin ke bawah berangsur berubah menjadi batuan asalnya. Karena kondisi tersebut, penggalian di Bukit Godean berlangsung setempat-setempat. Penggalian dihentikan jika sudah menjumpai batuan induk yang masih segar. Dapat disimpulkan mineral lempung di Bukit Godean merupakan produk pelapukan. Hal tersebut dikarenakan proses pelapukan terjadi di permukaan bumi yang dikontrol oleh proses eksogenik. Ini dapat dibedakan dengan lempung produk alterasi hidrotermal yang memiliki penyebaran yang menipis secara lateral, tetapi semakin ke bawah akan tetap dijumpai lempung. Hal ini disebabkan proses alterasi dikontrol oleh pusat intrusi, dimana semakin jauh dari pusat intrusi, pengaruh larutan hidrotermal akan semakin berkurang. 4. Utami (2009) berdasarkan p enyelidikan geologi lapangan di daerah Gunung Berjodan sekitarnya, Kabupaten Sleman, Yogyakarta menyatakan daerah penelitian dapat dibagi menjadi 3 satuan geomorfologi, yaitu satuan bukit intrusi, satuan perbukitan intrusi dan satuan dataran aluvial. Satuan litologi di daerah penelitian dibagi menjadi 3 satuan batuan, yaitu satuan batulempung, satuan mikrodiorit dan satuan endapan lepas berukuran lempung-kerakal. Struktur geologi berupa kekar gerus. Berdasarkan nilai rata-rata skewness dan kurtosis kristal plagiokas pada mikrodiorit diketahui bahwa tekstur batuan di
8 Gunung Berjo adalah inequigranular dengan ukuran kristal halus yang dominan sebagai masa dasar dan ukuran kristal sedang sebagai fenokris. Hal ini menunjukkan pembekuan magma yang relatif cepat membentuk kristal ukuran halus sebagai masa dasar dan pembekuan magma yang relatif lambat membentuk kristal ukuran halus hingga sedang sebagai fenokris. 5. Septeriansyah (2000) menyatakan mikrodiorit di Gunung Berjo mengalami pembekuan dalam dua fase, yakni fase fenokris dan fase masadasar. Fase fenokris berlangsung di dalam mantel bagian atas pada suhu 900ºC sampai 750ºC. Fase masa dasar berlangsung pada suhu dibawah 700ºC yang terjadi di dalam kerak bagian atas. Berdasarkan tekstur dan komposisi mikrodiorit Berjo dapat dibedakan menjadi dua jenis yakni mikrodiorit biotit dan mikrodiorit piroksen dengan afinitas kalk-alkali. Mikrodiorit Berjo merupakan tubuh stock yang terbentuk relatif dekat dengan permukaan bumi. Dengan memperhatikan sifat non mekanik, sifat mekanik, dan sifat kimia, mikrodiorit Berjo dapat dimanfaatkan untuk batu tempel/hias, konstruksi dalam, agregat beton kelas ringan dan sebagai landasan jalan raya dan bandar udara. I.6 Keaslian Penelitian Penelitian ini memiliki sifat keaslian penelitian dan berbeda dari peneliti terdahulu. Perbedaan penelitian ini dari penelitian terdahulu terdapat pada cakupan daerah yang dijadikan lokasi penelitian, skala penelitian, topik dan fokus penelitian dan analisis yang dilakukan. Pada penelitian ini dilakukan pemetaan geologi skala 1:10.000, yang lebih detail dan berbeda dari penelitian Rahardjo
9 dkk. (1995 ), Septeriansyah (2000), Utami (2009), Bronto (2014), dan Winarno (2015). Analisis mineralogi dan sifat kimia batuan, selain itu pada penelitian ini dilakukan metode analisis sifat fisik yang lebih detail dan berbeda dari penelitian Septeriansyah (2000), Utami (2009) dan Winarno (2015). Metode analisis sifat fisik yang lebih detail dilakukan untuk dapat memberi rekomendasi pemanfaatan mineral lempung sebagai bahan baku industri keramik sesuai dengan spesifikasi yang disyaratkan oleh dunia industri. Untuk melihat perbandingan dari beberapa indikator pembeda dengan penelitian terdahulu dapat dilihat pada Tabel 1.1, pada tabel tersebut dibandingkan beberapa peneliti terdahulu dengan penelitian ini.
Tabel 1.1. Perbandingan penelitian terdahulu dengan penelitian yang akan dilakuakan Indikator Topik Penelitian Fokus Penelitian Cakupan Daerah Skala Analisis Rahardjo dkk (1995) Kondisi Geologi Regional Kondisi geologi regional. Regional Regional (1:100.000) Pemetaan geologi. Septeriansyah (2000) Geologi daerah Gunung Berjo dan sekitarnya, serta petrologi dan pemanfaatan mikrodioritberjo sebagai bahan bangunan. Kondisi geologi, petrologi dan pemanfaatan mikrodioritberjo sebagai bahan bangunan. Gunung Berjo dan sekitarnya Godean, Detail (1:25.000) Pemetaan geologi, petrografi, uji kerapatan, berat satuan, berat jenis, porositas, angka pori, uji keausan, uji kuat tekan, uji sifat kekekalan bentuk. Utami (2009) Analisis distribusi ukuran kristal mikrodiorit Gunung Berjo, Godean, Analisis distribusi ukuran kristal mikrodiorit. Gunung Berjo, Godean, Detail (1:2000) dan (1:25.000) Pemetaan Geologi, petrografi, dan analisis distribusi ukuran butir. Bronto (2014) Longsoran raksasa Gunung Merapi di daerah Godean dan sekitarnya. Longsoran raksasa Gunung Merapi. Kecamatan Godean dan SeyeganKa b.sleman. Detail (1:25.000) Pemetaan geologi dan petrografi. Winarno (2015) Penentuan genesis dan karakteristik mineral lempung di daerah Godean dan Seyegan Kabupaten Sleman dan Girimulyo Kabupaten Kulon Progo Yogyakarta sebagai pengganti bahan baku industri gerabah kasongan. Genesis dan karakteristik mineral lempung sebagai pengganti bahan baku industri gerabah Kasongan. Kecamatan Godean dan Seyegan, Kabupaten Sleman dan Girimulyo Kabupaten Kulon Progo, Detail (1:25.000) Pemetaan geologi, petrografi, XRD, XRF, uji tingkat kecerahan, uji ukuran butir, dan pengujian lempung untuk benda uji gerabah dan pembakaran pada suhu tinggi. Penelitian yang akan dilakukan Geologi dan karakteristik mineral lempung di Perbukitan Godean, Kecamatan Godean dan sekitarnya, Kabupaten Sleman, Yogyakarta dan rekomendasi pemanfaatannya. Kondisi geologi dan karakteristik mineral lempung Perbukitan Godean dan rekomendasi pemanfaatannya (keramik dan konstruksi). Perbukitan Godean dan sekitarnya Godean Detail (1:10.000) (peta dasar dari DEM SRTM 30 m) Pemetaan geologi, petrografi, XRD, SEM, ICP-AES, analisis air pembentuk, uji keplastisan, uji pembakaran pada suhu tinggi, uji ukuran fraksi butir. 10