TUGAS KULIAH GEOLOGI BATUBARA Proses-proses Syn Depositional dan Post Depositional serta Kaitanya dengan Proses dan Geometri Batubara Disusun Oleh : Miftah Mukifin Ali 111.130.031 PROGRAM STUDI TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN YOGYAKARTA 2015
SYN DEPOSITIONAL ( Proses Selama Batubara Terbentuk ) Secara umum sedimen pembawa batubara diendapkan mulai dari tepi hingga tengah cekungan, sedangkan struktur geologi sangat berpengaruh terhadap akumulasi sedimen dan jumlah suplai material rombakan yang diperlukan guna mengetahui runtunan lapisan batubara, sebaran dan ciri lingkungan pengendapanya. Efek diagenesa selama akumulasi sedimen berlangsung bisa menyebabkan deformasi struktur (pensesaran dan perlipatan), seperti gaya tekan ke arah bawah terhadap semua lapisan sedimen dan batubara Batubara terbentuk dari endapan organik yaitu sisa sisa tumbuhan tumbuhan yang terjadi selama beberapa ratus juta tahun yang lalu yang mengalami pengubahan melalui proses pembatubaraan. Ada 2 teori yang menerangkan terjadinya batubara yaitu : a. Teori In-situ : Batubara terbentuk dari tumbuhan atau pohon yang berasal dari hutan dimana batubara tersebut terbentuk. Batubara yang terbentuk sesuai dengan teori in-situ lazimnya terjadi di hutan basah dan berawa, sehingga pohon-pohon di hutan tersebut pada saat mati dan roboh, langsung tenggelam ke dalam rawa tersebut, dan sisa tumbuhan tersebut tidak mengalami pembusukan secara sempurna, dan akhirnya menjadi fosil tumbuhan yang membentuk sedimen organik. b. Teori Drift : Batubara terbentuk dari tumbuhan atau pohon yang berasal dari hutan yang bukan di tempat dimana batubara tersebut terbentuk. Batubara yang terbentuk sesuai dengan teori drift biasanya terjadi di delta-delta, mempunyai ciri-ciri lapisan batubara tipis, tidak menerus (splitting), banyak lapisannya (multiple seam), banyak pengotor (kandungan abu cenderung tinggi). Proses pembentukan batubara terdiri dari dua tahap yaitu tahap biokimia (penggambutan) dan tahap geokimia (pembatubaraan) Tahap penggambutan (peatification) adalah tahap dimana sisa-sisa tumbuhan yang terakumulasi tersimpan dalam kondisi bebas oksigen (anaerobik) di daerah rawa dengan sistem pengeringan yang buruk dan selalu tergenang air
pada kedalaman 0,5 10 meter. Material tumbuhan yang busuk ini melepaskan unsur H, N, O, dan C dalam bentuk senyawa CO2, H2O, dan NH3 untuk menjadi humus. Selanjutnya oleh bakteri anaerobik dan fungi diubah menjadi gambut. Tahap pembatubaraan (coalification) merupakan gabungan proses biologi, kimia, dan fisika yang terjadi karena pengaruh pembebanan dari sedimen yang menutupinya, temperatur, tekanan, dan waktu terhadap komponen organik dari gambut. Pada tahap ini prosentase karbon akan meningkat, sedangkan prosentase hidrogen dan oksigen akan berkurang (Fischer, 1927, op cit Susilawati 1992). Proses ini akan menghasilkan batubara dalam berbagai tingkat kematangan material organiknya mulai dari lignit, sub bituminus, bituminus, semi antrasit, antrasit, hingga meta antrasit. SYN-RIFT COAL DEPOSITION Berhubungan dgn fluviatil-locustrin deposite, menandakan jenis ini engan daya kalori tinggi, belerang rendah ( <1% ) tetapi tumbuhan sebagai material variable yang biasanya lentikular/ membatasi luas batas samping penurunan = suplay material. SYN-OROGENIC REGRESSIVE COAL Biasanya terjadi pada back arc basin. Penurunan ( subsidence ) lebih cepat dibandingkan suplay material yang masuk. Hal ini ditandai dgn lpisan yang tipis dibawah permukaan. POST DEPOSITIONAL ( Proses Setelah Batubara Terbentuk ) Struktur geologi yang dihasilkan dari post-depositional adalah : kekar, sesar, dan lipatan. Kehadiran mineral presipitasi seperti gypsum juga merupakan hasil post-depositional. a. SESAR Sesar normal sebagai produk tegasan utama vertikal hasil gaya gravitasi,sesar normal umum dijumpai di lapisan batubara yaitu di bagian sayapsayap lipatan, pergeserannya dapat mencapai beberapa meter. Sesar dapat menyebabkan seretan (drag) sepanjang bidang patahan, sehingga batuan
sekelilingnya juga bergeser sepanjang arah pergeseran dari sesar tersebut. Apabila berupa sesar besar (major fault) maka sesar tersebut dapat menggeser seluruh lapisan batuan dan batubara hingga beberapa meter, dimana zona sesar tersebut berupa bidang hancuran dan bisa terlihat di high wall tambang batubara terbuka. Zona hancuran dari zona sesar tersebut dapat dilihat, salah satunya di Binungan Blok 7, PIT K. high wall. Pembentukan sesar normal dalam skala besar disebabkan oleh gaya tension yang tertarik karena regangan (rifting) di continental crust, searah dengan sesar-sesar normal yang terjadi secara di lokal area, sesar normal skala besar tersebut membentuk struktur geologi half grabben. Sesar b. LIPATAN Batubara dalam susunan runtunan lapisan umumnya terlipat menjadi beberapa jenis lipatan. Kendala di lapangan adalah pembuktian bahwa dip tersebut adalah true dip atau apparent dip harus hati-hati, demikian juga adanya dissected terrain dip bisa nampak di sisi lembah. Hal ini kemungkinan bukan sebagai true dip perlapisan tetapi refleksi tinggian stuktural secara lokal, umumnya berupa tepi cekungan yang tidak stabil, menyebabkan terjadi pergerakan massa sedimen berbentuk slumping dan terlihat seperti perlapisan atau lipatan, dengan demikian kemiringan dip lapisan tampak sangat curam. Gaya kompresi terhadap lapisan batubara selama perlipatan menghasilkan lipatan antiklin landai disertai adanya thrust sepanjang tonjolan Coal (nose) dari lipatan tersebut, bentuk seperti ini adalah jenis antiklin queue. Lapisan bisa mengalami penipisan di bagian tengah (pinch out) sepanjang sayap lipatan fold limb dan terlihat seperti aliran sepanjang sumbu antiklin. Peristiwa tersebut kira-kira
berasal dari 2 arah normal antara satu dengan lainnya, batubara tersebut terkonsentrasi sehingga membentuk struktur pepper-pot, gambaran umum seperti ini hanya dijumpai di daerah tektonik kuat, sehingga mengalami deformasi yang intensif. Lipatan
Kualitas dan Geometri Batubara Definisi Geometri a. Geometri adalah cabang Matematika yang pertama kali diperkenalkan oleh Thales (624-547 SM) yang berkenaan dengan relasi ruang. Dari pengalaman, atau intuisi, kita mencirikan ruang dengan kualitas fundamental tertentu, yang disebut aksioma dalam geometri. Aksioma demikian tidak berlaku terhadap pembuktian, tetapi dapat digunakan bersama dengan definisi matematika untuk titik, garis lurus, kurva, permukaan dan ruang untuk menggambarkan kesimpulan logis. b. Geometri dalam aplikasinya diartikan sebagai suatu gambaran ataupun model yang mengandung unsur unsur seperti titik, garis, arah, kemiringan,, volume, bentuk dalam tampialan 2 dimensi ( 2D ) maupun 3 dimensi ( 3D ). Parameter Geometri Batubara Parameter geometri lapisan batubara meliputi : a. Ketebalan Ketebalan lapisan batubara berhubungan langsung dengan perhitungan cadangan, perencanaan produksi, sistem panambangan dan umur tambang. Karenanya, maka faktor pengendali terjadinya arah perubahan ketebalan, penipisan, pembajian, splitting dan kapan terjadinya perlu diketahui. Apakah etrjadi selama proses pengendapan, antara lain akibat perbedaan kecepatan akumulasi batubara, perbedaan morfologi dasar cekungan, hadirnya channel, sesar dan proses karst atau terjadi setelah pengendapan, antara lain karena sesar atau erosi permukaan. Pengertian tebal perlu dijelaskan, apakah tebal tersebut termasuk parting (gross coal thickness), tebal lapisan batubara tidak termasuk parting (net coal thickness) atau tebal lapisan batubara yang dapat ditambang (mineable thickness). b. Kemiringan Dianjurkan pengukuran kedudukan lapisan batubara menggunakan kompas dengan metode dip direction, sekaligus harus mempertimbangkan
kedudukan lapisan batuan yang mengapitnya. Pengertian kemiringan, selain besarnya kemiringan lapisan juga masih perlu dijelaskan : a. Apakah pola kemiringan lapisan batubara tersebut bersifat menerus dan sama besarnya sepanjang cross strike maupun on strike atau hanya bersifat setempat. b. Apakah pola kemiringan lapisan batubara tersebut membentuk pola linier, pola lengkung atau pola luasan (areal). c. Mengenai faktor-faktor pengendalinya. c. Pola sebaran lapisan batubara Faktor pengendalinya harus diketahui, yaitu apakah dikendalikan oleh struktur lipatan (antiklin, sinklin, menunjam), homoklin, struktur sesar dengan pola tertentu atau dengan pensesaran kuat. Karena Pola sebaran lapisan batubara akan berpengaruh pada penentuan batas perhitungan cadangan dan pembagian blok penambangan. d. Kemenerusan lapisan batubara Faktor pengendalinya adalah jarak dan apakah kemenerusannya dibatasi oleh proses pengendapan dan split, sesar,, intrusi atau erosi. Contoh pada split, kemenerusan lapisan batubara dapat terbelah oleh bentuk membaji dari sedimen, bukan batubara. Berdasarkan penyebabnya dapat karena proses sedimentasi (autosedimentational split) atau tektonik yang ditunjukkan oleh perbedaan penurunan dasar cekungan yang mencolok akibat sesar (Warbroke, 1981 dalam Diessel, 1992). e. Keteraturan lapisan batubara Faktor pengendalinya adalah pola kedudukan lapisan batubara (jurus dan kemiringan), artinya : 1. Apakah pola lapisan batubara di permukaan menunjukkan pola teratur (garis menerus yang lurus, melengkung pada elevasi yang hampir sama) atau membentuk pola tidak teratur (garis yang tidak menerus, melengkung pada elevasi yang tidak sama). 2. Apakah bidang lapisan batubara membentuk bidang permukaan yang hampir rata, bergelombang lemah atau bergelombang. 3. Juga harus dipahami factor pengendali keteraturan lapisan batubara.
f. Bentuk lapisan batubara Bentuk lapisan batubara adalah perbandingan antara tebal lapisan batubara dan kemenerusannya, apakah termasuk kategori bentuk melembar, membaji, melensa, atau bongkah. g. Floor dan roof Kontak batubara dengan roof merupakan fungsi dari proses pengendapannya. Pada kontak yang tegas menunjukkan proses pengendapan berlangsung secara tiba-tiba, sebaliknya jika proses pengendapan lambat kontaknya akan terlihat berangsur kandungan karbonannya. Roof banyak mengandung fosil sehingga baik untuk korelasi. Litologi pada floor lebih bervariasi seperti serpih, batulempung, batulanau, batupasir, batugamping atau soil yang umumnya lebih massif. Bila berupa seatearth (merupakan istilah umum untuk batuan berbutir kasar maupun halus yang mengandung akar tumbuhan dalam posisi tumbuh dan berada di bawah lapisan batubara) umumnya mengandung bekas akar tumbuhan, berwarna abu-abu cerah sampai coklat, plastis, merupakan tanah purbatempat tumbuhan hidup, tidak mengandung alkali, kandungan kalsium dan besi rendah. Terjadi karena proses perlindian oleh air yang jenuh asam humik dari pembusukan tanaman. h. Cleat Cleat adalah kekar didalam lapisan batubara, khusunya pada batubara bituminous yang ditunjukkan oleh serangkaian kekar yang sejajar. Adanya cleat dapat disebabkan beberapa faktor : mekanisme pengendapan petrografi batubara derajat batubara tektonik (struktur geologi) aktifitas penambangan
Menurut Jeremic, 1986 dalam Kuncoro, 2007 berdasarkan ganesanya membedakan cleat menjadi tiga jenis, yaitu : 1. Endogenous cleat dibentuk oleh gaya internal akibat pengeringan atau penyusutan material organic. Umumnya tegak lurus bidang perlapisan sehingga bidang kekar cenderung membagi lapisan batubara menjadi fragmen-fragmen tipis yang tabular. 2. Exogenic cleat dibentuk oleh gaya eksternal yang berhubungan dengan kejadian tektonik. Mekanismenya tergantung pada karakteristik struktur dari lapisan pembawa batubara. Cleat ini terorientasi pada arah tegasan utama dan terdiri dari dua pasang kekar yang saling membentuk sudut. 3. Included cleat bersifat lokal akibat proses penambangan dengan adanya perpindahan beban kedalam struktur tambang. Frekuensi included cleat tergantung pada tata letak tambang dan macam teknologi penambangan yang digunakan. Terjadinya cleat ada hubungannya dengan pola kekar pada lapisan pembawa batubara, sehingga dapat digunakan untuk menghubungkan pola cleat dengan struktur geologi dari suatu daerah. Orientasi Parameter Geometri Menurut Jeremic (1985) dalam Kuncoro (2000), parameter geometri lapisan batubara berdasarkan hubungan dengan dapatnya suatu lapisan batubara ditambang dan kestabilannya meliputi : 1. Ketebalan lapisan batubara : - Sangat tipis, jika tebalnya < 0,5 m - Tipis, jika tebalnya 0,5-1,5 m - Sedang, jika tebalnya 1.5-3,5 m - Tebal, jika tebalnya 3.4-25 m - Sangat tebal, jika tebalnya sgt 25 m. 2. Kemiringan lapisan batuan : - Lapisan horizontal - Lapisan landai, jika kemiringannya < 250 - Lapisan miring, jika kemiringannya antara 250-450 - lapisan miring curam, jika kemiringannya antara 450-750 - vertical
3. Pola kedudukan lapisan batubara/sebarannya : - Teratur - Tidak teratur 4. Kemenerusan batubara : - Ratusan meter - Ribuan meter 5-10 km - Menerus sampai lebih dari 200 km Pemahaman geometri lapisan batubara hanya akan diperoleh jika hubungannya dengan lapisan batuan yang berasosiasi ( lingkungan pengendapan ) diperhitungkan bersamaan dengan proses tektonik yang mempengaruhi daerah tersebut. (Kuncoro 2000).