ANALISA POTENSI KEDALAMAN BATUBESI DENGAN METODE GEOLISTRIK 3D DI GUNUNG MELATI KABUPATEN TANAH LAUT Meta Widyayanti1, Sri Cahyo Wahyono2 dan Totok Wianto2
ABSTRACT: Iron ore are boulders containing of iron deposition, which consists of Fe and the rest is composed by other minerals. There are 15 locations of iron ore in South Kalimantan, one of them is Gunung Melati. Iron mineralization is formed by the contact of metasomatik-sedimentary volcanic rocks, the pyroclastic rocks series. The depth’s potency of iron ore is obtained from measurements with a 3D geoelectric method of pole-pole configuration that indicate iron ore’s location in 3.20 to 10.1 m depth, and 27.1 to 63.4 m with resistivity values of iron ore which has been measured in 3167-3847 Ohm.meter and the potency of iron ore was spread unevenly in large chunks of stone. The samples test with XRD and SEM EDS is done to determine the composition and the effect of washing enrichment process. XRD test results showed the dominance of the mineral hematite (Fe2O3) of sample 1 is 75% and sample 2 at 69%. After the enrichment washing, compound’s phase turned into magnetite (Fe3O4). Sample 1 which had been washed with water was change into 77% and 83% after enrichment washing with HCl, while sample 2 were washed with water to 70%, washed with a 79% HCl. The test results with SEM EDS showed the increased levels of smoothness of surface structure and Fe’s level. Samples in sequence from start to washing with water then HCl Fe’s level is at 37.62%; 49.47% and 55.33%. The comparison of Fe content from the test results with the relative age based on stratigraphy showed that relatively older sample 1 has a Fe content greater than sample 2 relatively younger age.
Keywords: Iron ore, geoelectric, XRD, SEM EDS, stratigraphy PENDAHULUAN
masa Kenozoikum dan Mesozoikum
Besi adalah unsur utama dalam
serta
tersusun
olehformasi
batuan
industri baja, dan sebagai logam kedua
kwarter(granit, granodiorit, diorit), dan
yang paling banyak keterdapatannya di
Desa Gunung Melati adalah salah satu
bumi. Menurut dataesdm.go.id (2012)
daerah di Tanah Laut dengan potensi
Kalimantan Selatan memiliki potensi ±
keterdapatan
760 juta ton sekitar 70% dari deposit
besar. Batubesi di daerah ini berasal
nasional yaitu 1,1 Milyar ton dan salah
dari
satunya adalah Kabupaten Tanah Laut.
tersusun atas seri batuan vulkanik-
Berdasarkan peta geologi, Tanah Laut
sedimen menghasilkan batubesi tipe
tersusun
kontak
atas
permukaan,
batuan
batuan
endapan
terobosan
dan
batuan
metasomatik
yang
granitik
(Sofyan
cukup
yang
dkk,
2006). Adapun tujuan dari penelitian ini
batuan kapur yang terbentuk pada 1Mahasiswa
intrusi
batubesi
adalah
untuk
dan 2Staff Pengajar Program Studi Fisika FMIPA UNLAM
56
menganalisapotensi
57 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 10 No. 3, Pebruari 2013 (56 – 66) kedalaman
keterdapatan
Berupa
dataran
tinggi
bergunung-
batubesidengan metode geolistrik 3D
gunung dengan kemiringan lereng 20-
konfigurasipole-pole,
menganalisa
30° dan ketinggian antara 20-70 m dpl.
komposisibatubesisebelum dan setelah
Terdiri atas formasi batuan ultrabasa
proses enrichment washing dengan
(peridotit,
XRD dan SEM EDS, dan menganalisa
serpentit) mineral penyusunnya olivine
perbandingan kadar Fe pada batubesi
dan piroksen sebagian besar telah
dengan umur relatif yang berbeda
berubah menjadi serpentin, klorin dan
berdasarkan analisa stratigrafinya.
bijih (Sofyan dkk, 2006).
hazburgit,
gabro,
dan
Batubesi adalah batuan yang Geologi Umum Daerah Penelitian
mengandung unsur besi dengan kadar
Daerah penelitian berlokasi di Gunung
Melati,
AmparKabupaten koordinat
Kecamatan Tanah
Laut.
pengukuran
03°50’34,5”LS
dan
Fe berkisar antara 30-80%, sisanya
Batu
disusun oleh mineral lain terbentuk dari
Titik
perubahan panas dan tekanan seperti
pada
114°48’13,6”BT.
ditunjukkan
oleh
Tabel
1(Perkins,
2002).
Tabel 1. Klasifikasi Batubesi berdasarkan mineral penyusun No.
Mineral
Susunan Kimia
% Fe
1.
Magnetite
Fe3O4
72,4
2.
Hematite
Fe2O3
70,0
3.
Limonite
Fe2O3H2O
59-63
4.
Siderite
FeCO3
48,2
Istilah Bijih besi hitam Bijih besi merah Bijih besi cokelat Bijih besi berlapis
(Perkins, 2002) Metode Geolistrik Metode
elektroda arus (C1).Ilustrasi susunan
geolistrik
digunakan
elektroda konfigurasi pole-pole dapat
untuk mengidentifikasi sifat dan kondisi
dilihat
fisis bawah permukaan berdasar harga
resistivitas semu dari konfigurasi pole-
tahanan
pole adalah: (Telford dkk, 1990).
jenis
batuan.
Terdapat
berbagai konfigurasi, salah satunya konfigurasi pole-pole denganmencatat intensitas
medan
pasangan
elektroda
listrik
dimana
potensial
seperti
Gambar
1.Harga
= 2
…(1)
= 2
…(2)
dari persamaan 1 diperoleh nilai:
(P1)
sebagai faktor geometri konfigurasi pole-
berjarak relatif dekat dengan jarak
pole. Dengan adalah resistivitas semu
Widyayanti, M., dkk., Analisa Potensi Kedalaman Batubesi.............58
(Ohm.meter), a adalah spasi elektroda (jarak antara elektroda
C1 dan P1
dalam meter) dan R adalah resistivitas yang terukur langsung di lapangan (Ohm).
Tabel
2
adalah
klasifikasi
resistivitas tanah/batuan.
Gambar 1. Susunan elektroda konfigurasi pole-pole
Tabel 2. Klasifikasi harga resistivitas tanah/batuan (Hunt, 1984) No.
Jenis Tanah/Batuan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Tanah lempungan, basah lembek Lempung lanauan dan tanah lanauan basah lembek Tanah lanauan, pasiran Batuan dasar berkekar terisi tanah lembab Pasir kerikil terdapat lapisan lanau Batuan dasar terisi tanah kering Batuan dasar tak lapuk
Enrichment Washing Proses
Harga Resistivitas (Ohm.meter) 1,5 - 3,0 3 – 15 15 – 150 150 – 300 ± 300 300 – 2400 >2400
menguatkan.Menurut
meningkatkan
nilai
Bragg
pada
Beiser (1987) di dalam kristal terdapat
ekonomis batuan atau mineral dengan
atom-atom
memisahkannya dari pengotor (Basic in
sebagai unsur
Mineral
dapat
susunan bidang datar. Masing-masing
didesain dengan dilengkapi crusher
bidang datar memiliki jarak karakteristik
untuk menghasilkan
antara
Processing).
Alat
ukuran tertentu
sampel, lalu dilewatkan pada magnetic separator
sambil
dicuci
yang
dapat yang
bidang-bidang
dipandang membentuk
komponennya
yang disebut dengan bidang Bragg. 2 sin
untuk
...(3)
menghilangkan pengotor dan dapat
Dengan λ adalah Panjang gelombang
dihasilkan kualitas sampel yang lebih
berkas
tinggi (Wianto & Nurmasari, 2009).
bulat (fasa fraksi menghasilkan terang),
sinar
X, n adalah bilangan
d adalah lebar celah dan θ adalah XRD,SEM EDS dan Stratigrafi Pratapa
(2004)
sudut difraksi (Beiser, 1987).
menyebutkan
Prinsip
kerja
SEM
yaitu
prinsip kerja XRD berdasarkan difraksi
menggambarkan permukaan material
hubungan fasa tertentu antara 2 atau
dengan pantulan berkas elektron oleh
lebih
sumber berenergi tinggi, dan terdapat
paduan
gerak
gelombang
gelombang
sehingga
dapat
saling
detektor yang bertugas mendeteksi
59 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 10 No. 3, Pebruari 2013 (56 – 66) berkas elektron berintensitas tertinggi
batuan disekitarnya. Konsep yang biasa
dipantulkan
oleh
yang
digunakan adalah Superposition dan
dinalisis.EDS
informasi
dari
Crosscutting Relationship (Sapiie dkk,
material didapat
energi pancaran elektron dan dideteksi
2006).
oleh energy dispersive spectrometer, dihasilkan
keluaran
berupa
grafik
METODE PENELITIAN
puncak–puncak tertentu yang mewakili unsur didalamnya (David, 2003).
alir
Stratigrafi adalah salah satu studi mengenai sejarah,
penelitian.Luasan
daerah
pengukuran 40x40 m dengan spasi
umur
elektroda sebesar 8 m. Elektroda C2 dan
relatif, distribusi perlapisan tanah, dan
P2 (statis) dititik 20xspasi jarak terkecil
interpretasi
untuk
yaitu 160 m dari elektroda C1 dan P1
menjelaskan sejarah bumi.Waktu umur
(dinamis).Lintasannya searah sumbu x,
relatif sendiri ialah umur yang ditentukan
y, dan arah diagonal seperti ditunjukkan
berdasarkan posisi batuan terhadap
pada Gambar 3.
lapisan
komposisi,
Gambar 2 menunjukkan bagan
batuan
Gambar 2. Bagan Penelitian
Widyayanti, M., dkk., Analisa Potensi Kedalaman Batubesi.............60
Gambar 3. Skema pengambilan data di lapangan Pengolahan dan interpretasi Data
Karakterisasi sampel
Nilai resistivitas dari lapangan dikalikan
dengan
(konfigurasi
faktor
pole-pole:
geometri
diuji dengan XRD dan SEM EDS.
untuk
Sebelum diuji sampel dibagi menjadi
mendapatkan harga resistivitas semu
dua bagian besar sampel pertama
yang kemudian diolah dengan software
adalah
Res3Dinv, untuk mendapatkan kontur
sampel kedua diberi perlakuan dengan
3D
enrichment washing terdiri dari dua
resistivitas
2πa)
Sampel diambil dari lapangan,
hasil
pengukuran
lapangan.
sampel
awal,
sedangkan
tahapan pencucian dengan air dan
Interpretasi
data
dilakukan
pencucian dengan larutan HCl. Tahap
dengan mengkaji data hasil inversi
enrichment
washing,
software Res3Dinv yaitu berupa kontur
sampel dihaluskan hingga berukuran
warna, dimana tiap-tiap warna mewakili
batu
harga
ini
terdiri dari dua tahapan yaitu sampel
keterdapatan
yang telah dihaluskan dicuci dengan
resistivitas
menunjukkan Batubesi lapangan.
batuan.Data
potensi
sebagai
hasil
penelitian
air,
kerikil.Teknik
untuk
lemah
yang
menghilangkan
seperti
misalnya
digunakan
pengotor clay
dan
61 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 10 No. 3, Pebruari 2013 (56 – 66) beberapa senyawa oksida lainnya dan
sampel SEM EDS cukup dipotong
tahap kedua, sampel yang telah dicuci
dengan ukuran 0,3x0,3x0,2 cm.
dengan air dicuci lagi menggunakan larutan
HCl,
untuk
membersihkan
pengotor berat seperti silika yang sering berasosiasi dengan batubesi.
Analisa kadar Fe berdasarkan umur relatif Menentukan umur relatif sampel menggunakan Hukum Superposisi dan
Karakterisasi dengan XRD
Hubungan Potong-memotong, (asumsi
Sampel terdiri dari 3 buah yaitu
tidak terjadi pembalikan posisi).
sampel awal tanpa perlakuan, sampel yang
melalui
proses
enrichment
washing dengan air, dan pencucian dengan
air-HCl.
Semua
sampel
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil inversi dari geolistrik
3D
pengukuran
konfigurasi
pole-pole
dihaluskan hingga tingkat kehalusan
dengan software Res3Dinv didapatkan
antara 5-10
atau sekitar 200 mesh
kontur berupa gambaran penampang
(prasyarat ukuran butir sampel serbuk
horisontal dan vertikal. Setelah itu
uji XRD).
disusun
secara
berlapis
dengan
software Adobe Photoshop Cs.5 untuk Karakterisasi dengan SEM EDS Jumlah dan tipe perlakuan untuk sampel SEM EDS sama seperti pada
mempermudah interpretasi data hasil inversi.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.
uji XRD, hanya saja untuk sampel
0,00-6,40 m 6, 40-13,8 m 13,8-22,2 m 22,2-32,0 m 32,0-43,2 m 43,2-56,0 m 56,0-70,8 m
Gambar 4. Kontur resistivitas penampang horizontal dan vertikal
Widyayanti, M., dkk., Analisa Potensi Kedalaman Batubesi.............62
Formasinya batuan
tersusun
ultrabasa
(batuan
atas
peridotit,
menggunakan kandungan
rujukan
mineral
terukur
1976),
penyusun
piroksen
terkandung didalamnya adalah hematite
sebagian berubah menjadi serpentin,
(3,5.10-3–107 Ohm.meter), dan magnetite
klorin dan bijih.Jenis tanah berupa
(5.10-5–5,7.107 Ohm.meter).
dan
organosol gleihumus, alluvial, latosol,
Potensi
mineral
yang
(Telford,
hazburgit, gabro, dan serpentit) mineral olivine
maka
resistivitas
keterdapatan
diduga
batubesi
komplek Podsolid Merah Kuning dan
berdasarkan Gambar 4 berada pada
Laterit (Pemerintah Daerah Kabupaten
kedalaman dari arah horisontal 0,00-6,40
Tanah Laut, 2008).
m; dan 32,00-70,80 m, dan dari arah
Werdianingrum
(2009)
dalam
vertikal 3,20-10,1 m; dan 27,1-63,4 m.
penelitiannya menyebutkan, berdasar
Kontur ini menunjukkan bahwa batubesi
data lapangan Dinas Pertambangan
menyebar secara tidak merata, dan
Kalimantan Selatan harga resistivitas
keterdapatannya berupa batu dalam
batubesi
bentuk bongkahan besar di bawah
>3000-7000
Ohm.meter.Nilairesistivitas terukur di
permukaan titik pengukuran.
lapangan berada pada kisaran 181-
Karakteristik sampel XRD
3847 Ohm.meter, warna merah tua hingga
ungu
yang
mewakili
nilai
Tabel 3 menunjukkan analisa kuantitatif
pengujian
sampel
dengan
resistivitas >3000 Ohm.meter ditandai
XRD.Tanpa perlakuan, sampel 1 (Fe2O3)
garis putus-putus seperti gambar di
memiliki persentase 75% dan sampel 2
atas.
(Fe2O3) sebesar 69%. Setelah proses Berdasarkan
klasifikasi
harga
enrichment
washing
tahap
pertama
resistivitas tanah/batuan Hunt (1984)
dicuci dengan air sampel 1 (Fe3O4)
Tabel 2 jenis batuan dikisaran tersebut
meningkat menjadi 77% dan sampel 2
adalah batuan dasar tak lapuk. Dengan
(Fe3O4) menjadi 70%.
Tabel 3. Hasil analisa sampel dengan uji XRD No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Nama Sampel Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Sampel 1 Air Sampel 1 HCl Sampel 2 Air Sampel 2 HCl
Rumus Kimia Fe2O3 Fe2O3 Fe3O4 Fe3O4 Fe3O4 Fe3O4 Fe3O4
Persentase 75% 69% 68% 77% 83% 70% 79%
63Jurnal Fisika FLUX, Vol. 10 No. 3, Pebruari 2013 (56 – 66) Pencucian tahap kedua dengan
enrichment
washing
dengan
HCl
HCl sampel 1 menjadi 83% dan sampel
permukaan menjadi agak lebih halus
2 menjadi 79%. Adanya perubahan
dan pengotornya berkurang. Adanya
senyawa
proses
pengotor ini akibat proses oksidasi
oksidasi yang dialami sampel. Hasil
diduga karena rentang waktu antara
pengujian ini menunjukkan peningkatan
perlakuan dengan pengujian sampel
kadar
cukup lama, dan diketahui bahwa unsur
ini
Fe
dikarenakan
sampel
enrichment
setelah
washing
melalui walaupun
Fe sangat mudah teroksidasi.
peningkatannya tidak terlalu besar.
Hasil uji sampel awal dan yang melalui enrichment washing dengan air
Hasil uji SEM EDS
dan HCl adalah 37,62%, 49,47%, dan
Gambar 5, 6 dan 7 menunjukkan
55,31%. Terdapat unsur O, Fe, C, Co,
hasil uji sampeldengan SEM EDS dan
dan Al pada sampel awal, sedangkan
Tabel 4, 5, dan 6 menunjukkan nilai
sampel enrichment washing dengan air
persentase
dan HCl ada unsur tambahan yaitu Si.
dari
tiap
unsur
yang
terkandung pada sampel. Sampel
banyak
berupa bongkahan yang agak besar dan
pengotor ditunjukkan oleh warna putih
diambil dari lapangan tanpa mengalami
dengan kontras warna cerah berarti
proses
topografi pengotor yang menyelimuti
pengotor. Sampel enrichment washing
lebih
pengotor yang menyelimuti permukaan
tinggi
awal
dengan
terlihat
Hal ini karena sampel awal masih
tekstur
kasar,
sehingga
masih
ditutupi
sampel enrichment washing dengan air
sampel
menunjukkan pengotor dengan tekstur
sehingga hal itulah yang menyebabkan
kasarnya sedikit berkurang, dan sampel
adanya unsur tambahan tersebut.
telah
tergerus
dan
terlarut
Tabel 4. Hasil analisa EDS (awal)
Gambar 5. Hasil uji SEM (awal)
El
AN
Series
O Fe C Co Al
8 26 6 27 13
K-Series K-Series K-Series K-Series K-Series
unn.C (wt.%) 46,99 37,62 23,72 4,45 1,04
Widyayanti, M., dkk., Analisa Potensi Kedalaman Batubesi.............64
Tabel 5. Hasil analisa dengan EDS (enrichment washing air) El
AN
Series
Fe O C Co Al Si
26 8 6 27 13 14
K-Series K-Series K-Series K-Series K-Series K-Series
unn.C (wt.%) 49,47 36,28 6,14 5,97 0,84 0,64
Gambar 6. Hasil uji SEM (enrichment washing dengan air)
Tabel 6. Hasil analisa dengan EDS (enrichment washing airHCl) El
AN
Series
Fe O C Co Al Si
26 8 6 27 13 14
K-Series K-Series K-Series K-Series K-Series K-Series
unn.C (wt.%) 55,31 31,86 16,31 6,78 1,14 0,46
Gambar 7. Hasil uji SEM
(Enrichment washing dengan air-HCl) Stratigrafi di lapangan
penyusun
Gambar 8adalah posisi batubesi
terbanyak
adalahhematite(Fe2O3)
dengan
saat di lapangan.Lapisan batuan yang
persentase sebesar 75% dan sampel 2
lebih muda berada di atas lapisan
dengan
batuan
69%.Setelah
dihubungkan
prinsip dari Hukum Superposisi dan
stratigrafi
lapangan,
setiap
yang
(Fe2O3) memiliki persentase sebesar
memotong lapisan batuan selalu lebih
75% dan umur relatifnya lebih tua
muda daripada lapisan batuan yang
dibandingkan
dipotong Hukum Hubungan Potong-
denganpersentasenya sebesar 69%.
yang
lebih
kenampakan
tua
merupakan
struktur
Memotong. Hasil analisa XRD mineral
persentase
di
sampel
sebesar dengan
sampel
2
1
(Fe2O3)
65Jurnal Fisika FLUX, Vol. 10 No. 3, Pebruari 2013 (56 – 66) Gambar 8. Posisi batubesi di lapangan Menurut
Sapiie,
dkk
(2006)
air lalu HCl meningkat menjadi 77%
mineral pembawa unsur Fe tertimbun
dan 83%, sampel 2 sebesar 69%
sebagai endapan ataupun menerobos
menjadi
batuan
induk
membentuk
denganSEM EDS topografi pengotor
mineral
penyusun
Berbagai
lebih tinggi dari sampel, sehingga
tekanan
yang
dengan baru.
kuat
secara
terus
70%
permukaan
dan
79%.
lebih
Uji
halus
menerus akan menyebabkan batuan
setelahenrichment washing. Sampel
induk
dan
yang diuji dari awal lalu enrichment
batuan
washing dengan air dan HCl kadar
tersebut berada di bawah maka akan
Fe-nya sebesar 37,62%, 49,47%
mengalami proses kompaksi yang lebih
dan 55,33%.
semakin
berdasarkan
kompak
posisinya
jika
kuat karena dorongan dan tekanan dari material-material atasnya,
yang
sehingga
berada
lapangan
stratigrafi
batubesi
menunjukkan
di
posisi
yang
sampel 1 berada lebih rendah dari
posisinya lebih rendah akan memiliki
sampel 2, dengan mengkorelasikan
kandungan
antara proses geologi, umur relatif
Fe
dibandingkan
yang dengan
batuan
di
3. Analisa
lebih
tinggi
batuan
di
dan hasil uji XRD maka sampel 1
atasnya.
relatif lebih tua memiliki kandungan
KESIMPULAN
Fe yang lebih besar dari sampel 2
1. Keterdapatan batubesi di Gunung
yang umurnya relatif lebih muda.
Melati dengan Metode Geolistrik 3D konfigurasi pole-pole di kedalaman
DAFTAR PUSTAKA
3,20-10,1 dan 27,1-63,4 m memiliki
Esdm.go.id. Potensi bahan galian di kalimantan selatan
nilai resistivitas terukur 3167-3847 Ohm.meter menyebar tidak merata dan berupa bongkahan besar. 2. Hasil Uji XRD dan SEM EDS menunjukkan adanya peningkatan, tanpa
perlakuan
dengan
yang
melalui proses enrichment washing. Sampel 1persentase sebesar 75% setelah enrichment washing dengan
Hadiwisastra.M.S. 2006.Peran Ilmu Stratigrafi dan Paleontologi dalam Penerapan Ilmu Kebumian: Pemahaman Peran Biostratigrafi dalam Proses Penentuan Umur Batuan, Jakarta Hunt, R.E. 1984. Geotechnical Engineering Investigation Manual. McGraw Hill,New York.
Widyayanti, M., dkk., Analisa Potensi Kedalaman Batubesi.............66
Perkins, D, 2002. Mineralogy 2nd Edition.Prentice-Hall Inc, New Jersey, USA Santoso, D. 2002. Pengantar Teknik Geofisika. ITB, Bandung Sofyan, A., D.T. Sutisna, D.N Sunuhadi, Iskandar, A. Kohar, & A. Anwar.2006. Inventarisasi Endapan Besi Primer di Daerah Kab. Tanah Bumbu dan Tanah Laut Provinsi Kalsel. Departemen ESDM Badan Geologi Pusat Sumber Daya Geologi. Laporan Inventasrisasi DIPA, Bandung Telford, W.M. 1976, Applied Geopisics. Cambridge University Press, USA Telford, W.M., L.P. Geldart, & R.E. Sheriff. 1990. Applied Geophysics, Second Edition. Cambridge University Press, USA
Wahyono, S.C., N. Abdullah&D. Wedianungrum. 2010.Penentuan Kadar Fe Bijih Besi di Banjarbaru. Laporan Penelitian DIPA FMIPA, Banjarbaru Werdianingrum, D. 2009. Penentuan Potensi dan Kandungan Unsur Fe Batubesi di Hutan Panjang Banjarbaru. Skripsi, Jurusan Fisika, FMIPA. UNLAM, Banjarbaru (Tidak dipublikasikan) Wianto, T& Nurmasari. 2009. Desain Magnetik Separator dengan Penyemprot Air Otomatis untuk Memurnikan Silika.Laporan Penelitian DIPA FMIPA, Banjarbaru
